Bab III Penentuan Spesifikasi

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Tinjauan Tinjauan Umum

Kelapa sawit merupakan sumber nabati yang menjadi salah satu produk  unggul unggulan an Indone Indonesia sia dalam dalam pening peningkat katan an devisa devisa Negara Negara melalu melaluii eskpor eskportt dalam dalam  bidang non migas. Pemanfaatan dan pengembangan potensi sumber daya alam ini sedang giat dilaksanakan dengan jalan membuka areal baru, mendirikan pabrik  pabri pabrik k pengol pengolaha ahann nnya ya serta serta dengan dengan pentin penting g produ produkti ktifit fitas as dan kualit kualitas as kelapa kelapa sawit. Kualitas minyak kelapa sawit yang dihasilkan terutam sangat dipengaruhi oleh kwalitas buah sawit yang masuk ke pengolahan di pabrik. Hampir seluruh   bagia bagian n dari dari kelapa kelapa sawit sawit dapat dapat dimanf dimanfaatk aatkan. an. Daging Daging buahny buahnyaa mengha menghasil silkan kan minyak (Crude Palm Oil), inti atau biji menghasilkan minyak inti (Crude Palm Kernel Oil), sedangkan ampas (Fiber) dan cangkung (Shell) dipakai sebagai bahan  bakar untuk ketel. Ting Tinggi gi rend rendah ahny nyaa kwal kwalit itas as kela kelapa pa sawi sawitt diuk diukur ur mela melalu luii pers persen entas tasee kandungan asam lemak bebas (Free Fatty Acid). Makin tinggi persentase asam lemak lemak bebas bebas ini maka maka rendah rendah kwalit kwalitas as minyak minyak kelapa kelapa sawit sawit yang yang dihasi dihasilka lkan. n. Selain itu kadar kotoran dan kadar air harus ditekan seminimal mungkin agar  kualitasnya memenuhi standar yang berlaku, sebagaimana pada tabel 1.1 dibawah ini :

2

Tabel 1.1. Kandungan 1 Standar Mutu CPO No Kriteria Kandungan Maksimum (%) 1 Asam lemak Bebas 3,00 2 Kadar Karbon 0,05 3 Kadar Air 0,15 Sumber : Balai Penelitian dan Riset Kelapa Sawit Minyak kelapa sawit ini mulai membeku pada suhu 35 0C, sehingga pada  proses pengolahan hingga penyimpangan minyak sawit tersebut perlu dijaga agar  tetap tetap cair dan visko viskosit sitas as yang yang konsta konstan n pada pada temper temperatu aturr 500C. Pemana Pemanasan san ini   bertu bertujua juan n untuk untuk menghi menghinda ndari ri hidrol hidrolisa isa autoka autokalis lis (pengu (penguraia raian n karena karena adanya adanya mikroba) yang menjadi salah satu penyebab kenaikan kadar asam lemak bebas. Oleh Oleh kare karena na itu itu kuali kualita tass hasi hasill miny minyak ak CPO CPO yang yang dipe dipero role leh h sang sangat at dipengaruhi oleh kondisi buah (TBS) yang diolah dalam pabrik. Sedangkan proses  pengolahan dalam pabrik hanya berfungsi menekan kehilangan minyak di dalam  pengolahannya, sehingga kualitas hasil semata-mata tidak tergantung dari TBS yang masuk ke dalam pabrik.

1.2.

Proses Pengolahan Minyak Kelapa Sawit

3

Proses pengolahan minyak kelapa sawit pada pabrik dapat dilihat pada diagram di bawah ini : TANDAN BUAH SEGAR 

Tandan Kosong

PEREBUSAN (Threser) PERONTOKAN (Digester)

Mulsa/Pupuk 

PENGEPRESAN (Screw Presser)

PENYARINGAN

PEMISAHAN AMPAS

Vibrating screen

Depericarper 

PENGENDAPAN

Centrifugal Purifier PEMURNIAN

PENGERINGAN

Nut Silo

hydrocyclon

PEMECAHAN

cangkang  Clarivication Tank

Nut Cracker  

PENGERINGAN PEMISAHAN

Oil Vacum Dryer PENYIMPANAN CPO

Seperator 

Dry PENGERINGAN

Winnowing   Kernel 

PENYIMPANAN KERNEL

Gbr 1.1. Skema Umum Pengolahan Kelapa Sawit

4

Proses pengolahan minyak minyak kelapa sawit melalui berupa berupa beberapa tahap, yaitu : Tandan buah segar (TBS) yang telah di panen di kebun diangkut ke lokasi Pabrik  Minyak Sawit dengan menggunakan truk.Sebelum di masukkan ke dalam Loding Ramp Ramp,, Tand Tandan an buah buah sega segarr ters terseb ebut ut haru haruss di timb timban ang g terle terlebi bih h dahu dahulu lu pada pada  jembatan penimbangan (Weighing Bridge). Perlu di ketahui bahwa kualitas hasil minyak CPO yang di peroleh sangat dipengaruhi oleh kondisi buah (TBS) yang di olah dalam pabrik. Sedangkan proses pengolahan dalam pabrik hanya berfungsi menekan menekan kehilangan kehilangan minyak di dalam pengolahannya pengolahannya,, sehingga sehingga kualitas hasil semata-mata tidak tergantung dari TBS yang masuk ke dalam pabrik. 1. Perebusan Tandan buah segar setelah di timbang kemudian di masukkan ke dalam lori rebusan yang terbuat dari plat baja berlubang-l berlubang-lubang ubang (cage) dan langsung di masukkan ke dalam  sterilier  yaitu bejana perebusan yang mengunakan uap air  yang bertekanan antara 2.2 sampai 3.0 Kg/cm 2. Proses perbusan ini di maksudkan untuk mematikan enim-enzim yang dapat menurunkan kualitas minyak. Disamping itu, juga di maksudkan agar buah mudah lepas dari tandannya dan memudahkan pemisahan cangkang dan inti dengan keluarnya air dari biji. Proses ini biasanya berlangsung selama 90 menit dengan menggunakan uap air  yang berkekuatan antara 280 sampai 290 Kg/ton TBS. Dengan proses ini dapat di hasilk hasilkan an konden kondensat sat yang yang mengg mengguna unakan kan 0.5% 0.5% minyak minyak ikutan ikutan pada pada temper temperatur  atur  tinggi. Kondensat ini kemudian di masukkan ke dalam Fat Pit. Tandan buah yang

5

sudah sudah direbu direbuss di masukk masukkan an ke dalam dalam Threse Threserr dengan dengan menggu menggunak nakan an Hoist Hoisting ing Crane. 2.

Perontokan Buah dari Tandan Pada tahap ini, buah yang masih melekat pada tandannya akan di pisahkan

dengan menggunakan prinsip bantingan sehingga buah tersebut terlepas kemudian di tamp tampun ung g dan dan di bawa bawa oleh oleh Fit Fit Conv Convey eyor or ke Dige Digest ster. er. Tuju Tujuan anny nyaa untu untuk  k  memisahkan brondolan (fruilet) dari tangkai tandan. Alat yang di gunakan di sebut Thresher dengan drum berputar (rotari drum thresher). Hasil stripping tidak  selalu 100%, artinya masih ada brondolan yang melekat pada tangkai tandan, hal ini yang disebut dengan USB (UnStripped Bunch). Untuk mengatasi hal ini, maka di pakai pakai sistem sistem “Doub “Double le Thresh Threshing ing”. ”. Sistem Sistem ini bekerj bekerjaa dengan dengan cara janjan janjang g kosong/EFB (Empty Fruit Bunch) dan USB yang keluar dari Thresher pertama, tidak langsung di buang, tetapi masuk ke Thresher kedua yang selanjutnya EFB di   bawa bawa ketemp ketempat at pembak pembakara aran n (incin (incinerat erator) or) dan di manfaat manfaatkan kan sebaga sebagaii produk  produk  samping. 3. Pengol Pengolaha ahan n Minya Minyak k dari dari dagi daging ng buah buah Bron Brondo dola lan n buah buah (bua (buah h lepa lepas) s) yang yang di bawa bawa oleh oleh Frui Fruitt Conv Convey eyor or di masu masukk kkan an ke dalam dalam Dige Digest ster er atau atau perl perlat atan an peng pengad aduk uk.. Di dala dalam m alat alat ini ini di maksudkan supaya buah terlepas dari biji. Dalam proses pengadukan (Digester) ini ini di guna gunaka kan n uap uap air yang yang temp tempera eratu turn rnya ya selal selalu u di jaga jaga agar agar stab stabil il antar antaraa 800-900c. Sete Setelah lah mass massaa buah buah dari dari pros proses es peng pengad aduk ukan an sele selesa saii kemu kemudi dian an dimasukkan ke dalam alat pengepresan (Screw Press) agar minyak keluar dari biji dan fibre. Untuk proses pengepresan ini perlu tambahan panas sekitar 10% s/d

6

15% terhadap kapasitas pengepresan. Dari pengepresan tersebut akan di peroleh minyak kasar dan ampas serta biji. Sebelu Sebelum m minyak minyak kasar kasar tersebu tersebutt di tampun tampung g pada pada Crude Crude Oil Tanks, Tanks, harus di laku lakuka kan n pemi pemisa saha han n kand kandun unga gan n pasi pasirn rnya ya pada pada Sand Sand Trap Trap yang yang kemu kemudi dian an dilakukan penyaringan (Vibrating Screen). Sedangkan ampas dan biji yang masih meng mengan andu dung ng miny minyak ak (oil (oil slud sludge ge)) diki dikiri rim m ke pemi pemisa saha han n ampa ampass dan dan biji biji (Depericarper). Dalam proses penyaringan minyak kasar tersebut perlu ditambahkan air   panas untuk melancarkan penyaringan minyak tersebut. Minyak kasar (Crude Oil) kemudian di pompakan ke dalam Decenter Dece nter guna memisahkan Solid dan Liquid. Pada fase cair yang berupa minyak, air dan masa jenis ringan di tampung pada Countinuous Settling Tank, minyak dialirkan ke Oil Tanks da pada fase berat (sludge) yang terdiri dari air dan padatan terlarut di tampung ke dalam Sludge Tank Tank yang yang kemu kemudi dian an dial dialir irka kan n ke Slud Sludge ge Sepa Separa rato torr untu untuk k memi memisa sahk hkan an minyaknya. 4. Pros Proses es Pemu Pemurn rnia ian n Miny Minyak  ak  Minyak Minyak dari dari oil tanks tanks kemudi kemudian an dialir dialirkan kan ke dalam dalam Oil Purifer Purifer untuk  meisahkan kotoran/solid yang mengandung kadar air. Selanjutnya di larikan ke Vaccum Vaccum Drier Drier untuk untuk memisa memisahka hkan n air sampai sampai pada pada batas batas standa standard. rd. Kemudi Kemudian an melalui Sarvo Balance, maka minyak sawit di pompakan ke tangki timbun (Oil Storage Tank). Minyak Minyak dari dari hasil hasil pemomp pemompaan aan disarin disaring g pada pada saring saring getar getar (vibra (vibratin ting g screen) dan kemudian ditampung pada tangki kasar (continius tank) sedangkan

7

  benda-bend benda-bendaa padat berupa ampas yang tersaring dikembalikan dikembalikan ke timba buah untuk diproses kembali. Minyak kasar diendapkan secara gravitasi, selanjutnya minyak kasar dipompakan ke tangki masakan yang mempunyai koil pemanas yang mempunyai mempunyai temperatur temperatur kurang kurang lebih 90 0C agar lebih mudah di proes lebih lanjut pada purifer, sedangkan pada bagian yang sudah mengendap yang terdiri dari dari pada padata tan n (sol (solid id)) dan dan air air masi masih h meng mengan andu dung ng miny minyak ak 7 -9%. -9%. Bagi Bagian an ini ini dialirkan ke tangki slug (sludge tank) yang memiliki koil pemanas hingga 90 0C, agar terjadi pemisahan antar minyak padatan dan air. Minyak yang diperoleh setelah disaring pada strainer dialirkan kembali ke tangki minyak kasar, lalu ke tangki masakan dilanjutkan ke unit pemurnian (purifier). Pada purifier ini minyak masih mengandung air sekitar 0,5% dan kotoran sekita sekitarr 0,1% 0,1% dan dimurn dimurnika ikan n dengan dengan alat alat pemisa pemisah h sentri sentrifug fugal, al, akibat akibat gaya gaya sentrifugal maka minyak yang mempunyai mempunyai massa jenis yang lebih kecil bergerak  ke poro poross dan dan dial dialir irka kan n ke unit unit peng penger erin inga gan n (vac (vacum um drie drier) r) untu untuk k pro proses ses   penge pengerin ringan gan yaitu yaitu kadar kadar air ada sekita sekitarr 0,35% 0,35% dituru diturunka nkan n sehing sehingga ga 0,02%. 0,02%. Minyak inilah yang disebut minyak kelapa sawit mentah (crude palm oil) yang selanjutnya dialirkan ke tangki penyimpanan (strorage tank) dan siap dipasarkan.

1.3.Kebutuhan Pompa Pada Pabrik Kelapa Sawit

Suatu pabrik kelapa sawit membutuhkan pompa yang banyak sekali untuk  keperluan proses pengolahan. Kebutuhan pompa sangatlah penting dan mutlak  mengin mengingat gat pemind pemindaha ahan n jenis jenis fluida fluida dan kondis kondisii kerja kerja yang yang sangat sangat beraga beragam. m. Adapun pompa yang digunakan sebagai pengolahan minyak kelapa sawit adalah :

8

-

Pompa minyak kasar (Crude Oil Transfer Pump)

Pompa ini berfungsi untuk mengalirkan minyak kelapa sawit kasar dari tangki   penampung penampungan an (Crude (Crude Oil Tank) Tank) ke tangki tangki kontinius kontinius (Continiuous (Continiuous Settling Tank). -

Pompa endapan padat (Sludge Pump)

Berfun Berfungsi gsi untuk untuk memomp memompaka akan n endapa endapan n minyak minyak yang yang bercam bercampur pur air dan kotorand ari tangki sludge (Sludge Oil Tank) ke saringan putar (Self Cleaning Streaner) untuk membersihkan minyak. -

Pompa Pre cleaner (Pre Cleaner Pump)

Pompa ini berfungsi untuk mengalirkan minyak dari saringan putar ke tangki decanting (Decanting Pump) -

Pompa decanter (Decanting Pump)

Berfungsi untuk mengalirkan minyak dari tangki decanter untuk proses ulang  pada tangki kontinius. -

Pompa minyak kering (D ( Dried Oil Pump)

Pompa ini berfungsi mengisap minyak yang telah dikeringkan atua dikurangi kadar airnya di unit pengering vakum (Vacuum Drier) dan mengalirkannya ke tangki penampungan (Storage Tank) -

Pompa transfer minyak (Oil Transfer Pump)

Pompa ini berfungsi untuk mengalirkan CPO dari tangki penyimpanan ke truk  tangki untuk diangkut ke pasaran.

9

1.4. Tujuan Perancangan

Tujuan Tujuan perancangan perancangan ini adalah merancang merancang pompa pompa untuk untuk memindahk memindahkan an CPO (crude palm oil) dari unit pengering vakum ke tangki timbun dimana pompa ini berperanan penting dalam lanjutan proses penyaluran CPO dari tangki timbun ke truk pengangkut CPO dari pabrik.

1.5. Pembatasan Masalah

Tuli Tulisa san n ini ini meru merupa paka kan n pere perenc ncan anaa aan n pomp pompaa yang yang digu diguna naka kan n untu untuk  k  mentransfer minyak kelapa sawit dari unit pengering vakum ke tangki timbun. Kapasitas pompa yang dirancang berdasarkan pada kapasitas pengolahan minyak  yaitu sebesar 30 ton TBS/jam.

10

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Mesin – Mesin Fluida

Mesi Mesin n flui fluida da adal adalah ah mesi mesin n yang yang berfu berfung ngsi si untu untuk k meng mengub ubah ah energ energii mekanis mekanis poros poros menjadi menjadi energi energi potensial potensial atau sebaliknya sebaliknya mengubah mengubah energi fluida (energi potensial dan energi kinetik) menjadi energi mekanis poros. Dalam hal ini fluida yang dimaksud adalah berupa cair, gas dan uap. Secara umum mesin-mesin mesin-mesin fluida fluida dapat dibagi menjadi dua bagian bagian besar, yaitu : 1. Mesin esin tenaga naga

Yaitu mesin yang berfungsi berfungsi mengubah mengubah energi fluida fluida mengubah mengubah energi fluida fluida (energi potensial dan energi kinetik) menjadi energi mekanis poros Contoh : turbin, kincir air, dan kinci angin 2. Mesin Ke Kerja

Yaitu mesin yang berfungsi mengubah energi mekanis poros menjadi energi fluida (energi potensial dan energi kinetik) Contoh : pompa, kompresor.

2.2.

Pompa

11

Pompa Pompa adalah adalah salah salah satu satu mesin mesin fluida fluida yang yang termas termasuk uk dalam dalam golong golongan an mesin mesin kerja. kerja. Pompa Pompa berfun berfungs gsii untuk untuk memind memindahk ahkan an zat cair cair dari dari tempat tempat yang yang rendah rendah ke tempat yang lebih tinggi. Disamping Disamping itu pompa juga digunakan digunakan untuk  memindahkan zat cair dari tempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah, 10 misaln misalnya ya pada pada sistim sistim pemipa pemipaan an yang yang panjan panjang g dan berbel berbelokok-bel belok, ok, sehing sehingga ga mempunyai tekanan hidrolik yang lebih tinggi.

2.3.

Klasifikasi Po Pompa

Secara umum pompa dapat diklasifikasikan dalam dua jenis kelompok   besar yaitu : 1. Pompa Pompa Tekanan Tekanan Statis (Positive (Positive Displacemen Displacementt Pump) Pump) 2. Pompa Pompa Tekana Tekanan n Dinamis Dinamis (Roto (Rotodyn dynami amicc Pump) Pump)

2.3. 2.3.1. 1. Pomp Pompa a Tekan Tekanan an Stat Statis is

Pomp Pompaa jeni jeniss ini ini beke bekerj rjaa deng dengan an prin prinsi sip p memb member erik ikan an teka tekana nan n seca secara ra   perio periodik dik dan fluida fluida yang yang terkur terkurung ung dalam dalam rumah rumah pompa pompa.. Pompa Pompa ini dibagi dibagi menjadi dua jenis. 

Pompa Putar (Rotary Pump)

Pada pompa putar, fluida masuk melalui sisi isap, kemudian dikurung diantara ruangan kotor dan rumah pompa, selanjutnya didorong ke ruang tengah denan gera gerak k puta putarr dari dari roto rotor, r, sehi sehing ngga ga teka tekana nan n stat statis isny nyaa naik naik dan dan fluid fluidaa akan akan dikeluarkan melalui sisi tekan. Contoh tipe pompa ini adalah : pompa ulir  (screw pump), pompa roda gigi (gear pump).

12

Gambar 2.1. Pompa roda gigi dan pompa ulir  

Pompa Torak (Reciprocating Pump)

Pompa torak mempunyai bagian utama berupa torak yang bergerak bolak balik dalam silinder. Fluida masuk melalui katup isap (suction valve) ke dalam silinder dan kemudian ditekan oleh torak sehingga tekana statis fluida naik  dan sanggup mengalirkan fluida keluar melalui katup tekan (discharge valve). Contoh tipe pompa ini adalah : pompa diafragma dan pompa plunyer.

13

Gambar 2.2. Pompa diafragma 2.3.2. Pompa Tekanan Dinamis

Pompa tekanan dinamis disebut juga rotodynamic pump, turbo pump atau impeller pump. Pompa yang termasuk dalam kategori ini adalah : pompa jet dan  pompa sentrifugal. Ciri-ciri utama dari pompa ini adalah : -

Mempunyai bagian utama yang berotasi berupa roda dengan sudu-

sudu sekelilingnya, yang sering disebut dengan impeler. -

Melalui sud sudu-sudu, flu fluida men mengalir ter terus me menerus, dim dimana flu fluida

 berada diantara sudut-sudut tersebut. Prinsip kerja pompa sentrifugal adalah : energi mekanis dari luar diberikan  pada poros untuk memutar impeler. Akibatnya fluida yang berada dalam impeler, oleh dorongan dorongan sudu-sudu sudu-sudu akan terlempar terlempar menuju menuju saluran saluran keluar. keluar. Pada proses ini fluida fluida akan akan mendap mendapat at percep percepatan atan sehing sehingga ga fluida fluida terseb tersebut ut mempun mempunyai yai energi energi kinetik. Kecepatan keluar fluida ini selanjutnya akan berkurang dan energi kinetik  akan berubah menjadi energi tekanan di sudu-sudu pengarah atau dalam rumah  pompa.

14

Adapun bagian-bagian utama pompa sentrifugal adalah poros, impeler dan rumah pompa (gambar 2.3.)

Gambar 2.3. Bagian-bagian utama pompa tekanan dinamis Pompa tekanan dinamis dapat dibagi berdasaran beberapa kriteria berikut, antara lain : a. Klasif Klasifika ikasi si Menur Menurut ut Jenis Jenis Impe Impeler ler

1. Pomp Pompaa sen sentr trif ifug ugal al Pompa ini menggunakan impeler jenis radial atau francis. Kontruksinya sedemi sedemikia kian n rupa rupa (gamba (gambarr 2.4) 2.4) sehing sehingga ga aliran aliran fluida fluida yang yang keluar keluar dari dari impeler akan melalui bidang tegak lurus pompa. Impeler jenis radial digunakan untuk tinggi tekan (head) yang sedang dan tinggi, sedangkan impeler jenis francis digunakan untuk head yang lebih rendah dengan kapasitas yang besar.

15

Impele Impelerr dipasan dipasang g pada pada ujung ujung poros poros dan pada pada ujung ujung lainny lainnyaa dipasa dipasang ng kopling sebagai penggerak poros pompa.

Gambar 2.4. Pompa sentrifugal

2. Pomp Pompaa alir aliran an cam campu pur  r  Pompa ini menggunakan impeler jenis aliran campur (mix flow), seperti pada gambar 2.5. Aliran keluar dari impeler sesuai dengan arah bentuk permukaan kerucut rumah pompa.

16

Gambar 2.5. Pompa aliran campur 

3. Pomp Pompaa alir aliran an aks aksia iall Pompa ini (gambar 2.6) menggunakan impeler jenis aksial dan zat cair yang meninggalk meninggalkan an impeler impeler akan bergerak bergerak sepanjang sepanjang permukaan permukaan silinder silinder rumah  pompa ke arah luar. Kontruksinya Kontruksinya mirip dengan pompa aliran camput, camput, kecuali  bentuk impeler dan difusernya.

Gambar 2.6. Pompa aliran aksial b. Klasifika Klasifikasi si menur menurut ut bent bentuk uk rumah rumah pompa pompa

1.

Pompa volut

Pomp Pompaa ini ini khus khusus us untu untuk k pomp pompaa sent sentri rifu fuga gal. l. Alir Aliran an flui fluida da yang yang mening meninggal galkan kan impele impelerr secara secara langsu langsung ng memasu memasuki ki rumah rumah pompa pompa yang yang  berbentuk volut (rumah siput) sebab diameternya bertambah besar. Bentuk  dan kontruksinya terlihat pada gambar 2.4. 2.

Pompa diffuser  

Kontru Kontruksi ksi pompa pompa ini dileng dilengkap kapii dengan dengan sudu sudu pengar pengarah ah (diffu (diffuser ser)) di sekeliling saluran keluar impeller (gambar 2.7). Pemakaian diffuser ini

17

akan memperbaiki memperbaiki efisiensi efisiensi pompa. pompa. Difuser Difuser ini sering digunakan digunakan pada  pompa bertingkat banyak dengan head yang tinggi.

Gambar 2.7. Pompa diffuser 

3.

Pompa vortex

Pompa Pompa ini mempun mempunyai yai aliran aliran campur campur dan sebuah sebuah rumah rumah volut volut seperti seperti tergam tergambar bar pada pada gambar gambar 2.8. 2.8. Pompa Pompa ini tidak tidak menggu menggunak nakan an diffus diffuser, er, namun memakai saluran yang lebar. Dengan demikian pompa ini tidak  mudah mudah tersumb tersumbar ar dan cocok cocok untuk untuk pemaka pemakaian ian pada pada pengol pengolaha ahan n cairan cairan limbah.

18

Gambar 2.8. Pompa vortex c. Klasif Klasifika ikasi si menur menurut ut juml jumlah ah ting tingkat kat

1.

Pompa satu tingkat

Pompa ini hanya mempunyai sebuah impeler (gambar 2.4 s/d 2.8). Pada umum umumny nyaa head head yang yang diha dihasi silk lkan an pomp pompaa ini ini rela relati tive ve rend rendah ah,, namu namun n kontruksinya sederhana. 2.

Pompa bertingkat banyak  

Pompa Pompa ini menggu menggunak nakan an lebih lebih dari dari satu satu impele impelerr yang yang dipasan dipasang g secara secara  berderet pada satu poros (gambar 2.9). Zat cair yang kelur dari impeler  tingkat pertama akan diteruskan ke impeler tingkat kedua dan seterusnya hingga hingga ke tingka tingkatt terakh terakhir. ir. Head Head total total pompa pompa merupa merupakan kan penjum penjumlah lahan an head yang dihasilkan oleh masing-masing impeler. Dengan demikian head total pompa ini relative lebih tinggi dibanding dengan pompa satu tingkat, namun kontruksinya lebih rumit dan besar.

19

Gambar 2.9. Pompa bertingkat banyak 

d. Klasif Klasifika ikasi si menur menurut ut leta letak k poros poros

1.

Pompa poros mendatar  

Pompa ini mempunyai poros dengn posisi horizontal (gambar 2.4 s/d 2.9)  pompa jenis ini memerlukan tempat yang relative lebih luas. 2.

Pompa jenis poros tegak  

Poros pompa pompa ini berada pada posisi vertikal, vertikal, seperti seperti terlihat terlihat pada gambar  2.10. Poros ini dipegang di beberapa tempat sepanjang pipa kolom utama  bantalan. Pompa ini memerlukan tempat yang relative kecil dibandingkan dengan pompa poros mendatar. Penggerak pompa umumnya diletakkan di atas pompa

20

Gambar 2.10. Pompa aliran campur poros tegak 

e. Klasif Klasifika ikasi si menur menurut ut bela belahan han rumah rumah

1.

Pompa be belahan me mendatar  

Pompa ini mempunyai belahan rumah yang dapat dibelah dua menjadi  bagian atas dan bagian bawah oleh bidang mendatar yang melalui sumbu   por poros os.. Jeni Jeniss pomp pompaa ini ini seri sering ng digu diguna naka kan n untu untuk k pomp pompaa beru beruku kuran ran menengah dan besar dengan poros mendatar.

Gambar 2.11. Pompa jenis belahan mendatar  2.

Pompa belahan radial

Ruma Rumah h pomp pompaa ini ini terb terbel elah ah oleh oleh sebu sebuah ah bida bidang ng tega tegak k luru luruss poro poros. s. Kontruksi seperti ini sering digunakan pada pompa kecil dengan poros mendatar. Jenis ini juga sesuai untuk pompa-pompa dengan poros tegak  dimana bagian-bagian yang berputar dapat dibongkar ke atas sepanjang  poros.

21

3.

Pompa jenis berderet

Jenis ini terdapat pada pompa bertingkat banyak, dimana rumah pompa terbagi oleh tegak lurus poros sesuai dengan jumlah jumlah tingkat yang ada f. Klasif Klasifika ikasi si menur menurut ut sisi sisi masu masuk k impell impeller er

1.

Pompa isapan tunggal

Pada Pada pompa pompa ini fluida fluida masuk masuk dari dari sisi sisi impele impeler. r. Kontru Kontruksi ksinya nya sangat sangat sederhana, sehingga sangat sering dipakai untuk kapasitas yang relative kecil. Adapun bentuk kontruksinya terlihat pada gambar 2.4. s/d 2.10 2.

Pompa isapan ganda

Pompa ini memasukkan fluida melalui dua sisi isap impeler (gambar 2.12). Pada dasarnya pompa ini sama dengan dua buah impeler pompa isapan tunggal yang dipasang bertolak belakang dan dipasang beroperasi secara   paralel. Dengan demikian gaya aksial yang terjadi pada kedua impeler  akan saling mengimbangi dan laju aliran total adalah dua kali laju aliran tiap impeler. Oleh sebab itu pompa ini banyak dipakai untuk kebutuhan dengan kapasitas yang besar 

22

Gambar 2.12. Pompa isapan ganda

2.4.

Unit Penggerak Pompa

Umumnya unit penggerak pompa terdiri dari tiga jenis yaitu : -

Motor bakar  

-

Motor listrik, dan

-

Turbin Pengge Penggerak rak tipe tipe motor motor bakar bakar dan turbin turbin sangat sangat tidak tidak ekonom ekonomis is untuk  untuk 

  perencanaan perencanaan pompa karena kontruksinya kontruksinya berat, besar dan memerlukan memerlukan sistem   penunjang misalnya sistem pelunasan, pendinginan dan pembuangan gas hasil  pembakaran. Sistem penggerak motor listrik lebih sesuai dimana kontruksinya kecil dan sederhana, sehingga dapat digabungkan menjadi satu unit keatuan dalam rumah   pompa pompa.. Faktor Faktor lain lain yang yang membua membuatt motor motor ini sering sering diguna digunakan kan adalah adalah karena karena murah dalam perawatan dan mampu bekerja untuk jangka waktu yang relatif lama dibanding penggerak motor bakar dan turbin.

2.5. .5.

Dasa Dasarr – da dasar sar Pe Pemili miliha han n Po Pompa mpa

Dasa Dasarr

pert pertim imba bang ngan an

pemi pemili liha han n

pomp pompa, a,

dida didasa sark rkan an

pada pada

syst system em

ekonomisnya, yakni keuntungan dan kerugian jika pompa pompa tersebut digunakan dan dapat dapat memenu memenuhi hi kebutu kebutuhan han pemind pemindaha ahan n fluida fluida sesuai sesuai dengan dengan kondis kondisii yang yang direncanakan.

23

Yang perlu diperhatikan dalam pemilihan jenis pompa yang digunakan adalah adalah analis analisaa fungsi fungsi pompa pompa terhad terhadap ap instal instalasi asi pemipa pemipaan, an, kapasi kapasitas tas,, head, head, viskositas, temperatur kerja dan jenis motor penggerak. Kondisi yang diinginkan dalam perencanaan ini adalah : -

Kapasitas dan head pompa harus mampu dipenuhi, sehingga

mamp mampu u memi memind ndah ahka kan n CPO CPO dari dari vacu vacuum um drie drierr ke tang tangki ki pena penamp mpun unga gan n (storage tank), dapat dilihat pada gambar 1.2. -

Fluida yang mengalir secara kontiniu

-

Pompa yang dipasangkan pada kedudukan tetap

-

Kontruksi sederhana

-

Mempunyai efisiensi yang tinggi

-

Harga awal relative murah dan perawatannya mudah

Untuk memilih pompa yang tepat dan sesuai dengan kondisi pengoperasian, maka perlu dipertimbangkan sifat-sifat pompa pada umumnya : a. Pomp Pompaa Sent Sentri rifu fuga gall -

Alir Aliran an flui fluid da leb lebih ih merat erataa

-

Puta Putara ran n por poros os dapa dapatt lebi lebih h ting tinggi gi

-

Rugi Rugi-ru -rugi gi tranmi tranmisi sisi siny nyaa lebi lebih h kecil kecil karna karna dapa dapatt diko dikope pell lang langsu sung ng

dengan motor penggerak. -

Kont Kontru ruks ksin inya ya leb lebih ih ama aman n dan dan keci kecill

-

Pera erawatannya murah rah

 b.  b. Pompa ompa pisto iston n -

Kapa Kapasi sita tass kec kecil il dan dan tida tidak k mer merat ataa

24

-

Head tinggi

-

Puta Putara ran n rend rendah ah dan dan tida tidak k dapa dapatt diko dikope pell lang langsu sung ng deng dengan an moto motor  r 

 penggerak  -

Kon Kontru truksi ksi rum rumit it dan mahal ahal

Dari uraian di atas maka pompa sentrifugal lebih sesuai digunakan untuk  memompakan CPO dari unit pengering vakum ke tangki timbun.

2.6.

Head Pompa

Head pompa adalah energi yang diberikan pompa ke dalam fluida dalam  bentuk tinggi tekan. Dimana tinggi tekan merrupakan ketinggian fluida harus naik  untuk memperoleh jumlah energi yang sama dengan yang dikandung satu satuan  bobot fluida padakondisi yang sama. Untuk lebih jelasnya perhitungan dari head  pompa dapat dilihat pada gambar 2.13 berikut ini.

Gambar 2.13. Aliran Fluida di Dalam Saluran Pada Aliran Tertutup

25

Fluida kerja mengalir dari kondisi pertama (titik 1) ke kondisi kedua (titik  2), aliran ini disebabkan oleh adanya suatu energi luar E 0. energi luar E0 ini terjadi merupakan perbedan tekanan yang terjadi pada kedua kondisi operasi (titik 1 dan 2), atau E0 = (P2 – P1). Q Sedangkan pada setiap kondisi tersebut terdapat juga suatu bentuk energi, yaitu energi kinetik (Ek ) dan energi potensial (E p) atau dapat dituliskan sebagai  berikut : -

Untuk titik 1 :

Energi yang terkandung E 1

= Ek1 + E p1 = ½ m1.v12 + m1.g.h1

-

Untuk titik 2 :

Energi yang terkandung E 1

= Ek2 + E p2 = ½ m2.v22

Dan Dan hubu hubung ngan an dari dari kond kondis isii kerja kerja ini adala adalah h

E 0 = E2 – E1, atau atau dapa dapatt

dituliskan: (P2-P1). Q = [½ m2.v22 +m2.g.h2] –[½ m2.v22 +m1.g.h1] (P2-P1). Q = ½ [(m2.v22) - (m1.v12)] + [( m2.g.h22 ) – (m 1.g.h1]...............(1)

Dimana : Q = A.V. = konstan M = p.A.V.

, dimana p1=p2

Sehingga persamaan 1 diatas dapat dituliskan sebagai berikut : (P2-P1). A.V = ½ [(p.A.V 3)2 – (p.A.V3)1] + p.A.V.g (h 2-1)

26

(P2-P1). Q = ½ p. (V 22 – V12) + p.g (h 2 – h1)...........................................(2)  jika p (kg/m3) g (m/s2) = y (N/m3), maka persamaan 2 dapat disederhanakan menjadi :  p 2

−  p1

v2

=

γ  

− v1 2

2

+ (h2 − h1 )

2. g 

Atau persamaan untuk mencari head pompa dipergunakan persamaan Bernouli yaitu :  p1

γ  

+

v1

2

2 g 

+  Z 1 +  H  p =

 p 2

γ  

+

v2

2

2 g 

+  Z 2 + H  L

Atau menurut : H p =

 P 2

− P 1 γ  

Dimana :

 P 2

+

− V 1

V 2

2 g 

−

P  1

γ   

V 2

V 

− 1

2 g 

2.7.

+ Z 2 − Z 1 +  H  L

adalah perbedan head tekanan

adalah perbedaan head kecepatan

Z2 – Z1

adalah perbedaan head potensial

HL

adalah kerugian head

Putaran Spesifik 

Jenis impeler yang digunakan pada suatu pompa tergantung pada putaran spes spesif ifik ikny nya. a. Puta Putara ran n spes spesif ifii adal adalah ah putar putaran an yang yang dipe diperlu rluka kan n pomp pompaa untu untuk  k  menghasilkan head 1 m dengan kapasitas 1 m 3/s, dan dihitung berdasarkan rumus:

27

n. Q  Ns = 51,64

3

 H  p 4

Dimana : ns

= putaran spesifik [rpm]

n

= putaran poma [rpm]

Q

= kapasitas pompa [m3/s]

H p

= head pompa [m]

Tabel 2.1. Klasifikasi impeler menurut putaran spesifik,seperti tabel di bawah ini : Tabel 2.1. Klasifikasi impeler menurut putaran spesifik  No Jenis impeler 1 Radial flow 2 Francis 3 Aliran campuran 4 Aliran axial (propeler) Sumber : Pompa sentrifugal, Austin H. Church

2.8.

ns 500-3000 1500-4500 4500-8000 8000 ke atas

Daya Pompa

Daya Daya pomp pomp ialah ialah daya daya yang yang dibutu dibutuhka hkan n poros poros pompa pompa untuk untuk memuta memutar  r  impeler didalam memindahkan sejumlah fluida dengan kondisi yang diinginkan. Besarnya daya poros yang dibutuhkan dapt dihitung berdasarkan :  N p = Dimana :

Q. H  p . ρ . g  η   P 

N p = daya pompa [kw] Q = Kapasitas Kapasitas pompa pompa [m3/s] H p = head pompa [m]

28

 p = rapat jenis fluida [kg/m3] η   P  =

effisiensi pompa

BAB III PENENTUAN SPESIFIKASI

29

Untuk Untuk memper memperole oleh h jenis jenis pompa pompa yang yang sesuai sesuai dengan dengan kebutu kebutuhan han,, yaitu yaitu  pompa transfer CPO dari unit pengering vakuk ke tangki penyimpanan perlu diketahui terlebih dahulu besar kapasitas dan tinggi tekan (head) yang dibutuhkan agar nantinya pompa dapat beroperasi dengan baik. Kondisi yang menjadi perhatian utama agar dapat beroperasi secara efisien dan kontinu serta besarnya kebutuhan dapat diketahui adalah sebagai berikut : a. Besarn Besarnya ya kapasi kapasitas tas pabr pabrik ik dalam dalam mengol mengolah ah TBS  b. Jumlah Jumlah CPO CPO yan dihasi dihasilka lkan n dan rendem rendeman an pabrik  pabrik  c. Jenis penggerak penggerak dan dan transmi transmisi si daya daya dari penggerak penggerak ke ke pompa pompa d. Karakteristi Karakteristik k fluida yang yang dialirka, dialirka, seperti seperti kekent kekentalan alan suhu suhu da berat berat jenis

3.1. Kapasitas Produksi Pabrik 

Maksud dari kapasitas produksi dalam perencanan ini adalah kapasitas olah efektif yang dirancang oleh suatu pabrik dalam mengolah jumlah bahan baku TBS per waktu pngolahan, karena itu maka besar kapasitas pabrik adalah :  Jumlah bahan baku

Kapasitas pabrik = Waktu  pengolaha

(Ton / Jam )

Hasil produksi CPO mulai diperoleh setelah proses pengemapan ( pressing) hingga proses permunian akhir di unit pengering vakum CPO yang dihasilkan rata-rata sebesr 23,82% dari jumlah TBS yang diproses atau biasa disebut dengan rendemen. 29 Tetapi Tetapi rendemen rendemen ini dapat mencapai maksimum maksimum hingga hingga 24,3% 24,3% (Sumber (Sumber : Balai Penelitian Sawit Sumatera Utara), bila TBS yang diolah tepat matang dan

30

 berkualitas tinggi. Perhitungan rendemen CPO dapat dilakukan dengan persamaan : Rendemen Produksi :

 HasilCPObe rsih  x100 %  JumlahTBSo lahan

3.2. Kapasitas Pompa

Pada Pada perenc perencana anaan an ini penent penentuan uan besar besar kapasi kapasitas tas pompa pompa berdas berdasark arkan an kapasitas produksi CPO yng besarnya diperoleh dari perkara antara kapasitas olah   pabri pabrik k dan rendem rendemen en CPO. CPO. Dari Dari penent penentuan uan rendem rendemen en hasil hasil produk produksi si maka maka   perhi perhitun tungan gan kapasi kapasitas tas hasil hasil produk produksi si CPO CPO di tangki tangki penyim penyimpan panan an dilaku dilakukan kan sebagai berikut : Qproduksi = kapasitas Olah Pabrik x Rendemen CPO max = 30 Ton/jam x 24,3% = 7,29 ton/jam = 7290 kg/jam deng dengan an mass massaa jnis jnis CPO CPO sebe sebesa sarr 863 863 kg/m kg/m 3 pada pada suhu suhu 900C, maka maka kapasitas produksi CPO dalam satuan volume adalah : Q produksi

=

7290 kg  /   jam 863 kg  / m 3

= 8,45 m3/Jam Untuk kesempurnaan kesempurnaan pompa pompa perlu diantisipas diantisipasii kemungkin kemungkinan an kerugian kerugian kapasi kapasitas tas akibat akibat penuru penurunan nan efisien efisien setela setelah h pemaka pemakaian ian yang yang kama, kama, untuk untuk itu kapa kapasi sita tass haru haruss dita ditamb mbah ah 10-1 10-15% 5%.. Pada Pada pere perenc ncan anaa aan n ini ini kapa kapasi sitas tas pomp pompaa direncankan diambah sebesr 12%, maka kapasitas pompa adalah :

31

Q pompa = 1, 12 x Qprod = 1,12 x 8,45 = 9,46 m3/jam 3.3. Head Pompa

Head Head pompa pompa adalah adalah energi energi yang yang dikand dikandung ung fluida fluida persat persatuan uan bobotn bobotnya ya yang yang haru haruss dise disedi diak akan an pomp pompaa untu untuk k meng mengata atasi si energ energii akib akibat at keti keting nggi gian an,,  perbedaan tekanan, kerugian gesekan dan kecepatan. Gambar sistem pemimpaan pada pipa isap dan pipa tekan dapat dilihat  pada gambar 3.1. dengan menentukan titik 1 pada permukaan fluida dan titik 2  pada ujung pipa keluar maka Head pompa secra umum dinyatakan dengan :  P 1

γ  

+

H p =

HP =

V 1

2

2. g 

+  Z 1 +  H  P  =

−  P 1

 P 2

γ  

∆ P  γ   

+

+

V 2

∆v 2 2. g 

2

 P 2

γ  

−V 1 2

2. g 

+

γ   

∆v 2 2. g 

2

2. g 

+  Z 2 + H  L

+  Z 2 +  H  L

+ ∆ Z  + H  L

Dimana :  P  ∆

V 2

= perbedaan head tekanan

= Perbedaan head kecepatan

32

∆Z

= Perbedaan head potensial pada kedua permukaan fluida

HL

= Kerugian head

33

3.3.1. Perbedaan Head Tekanan (

HP)

Head Head teka tekana nan n meru merupa paka kan n energ energii yang yang dibu dibutu tuhk hkan an untu untuk k meng mengata atasi si  perbedaan pada sisi isap dengan sisi tekan. Dalam sistim kerja ini tekanan pada sisi isap idpengaruhi oleh kevakuman pada tekanan -0,9 bar gauge atau 0,1 bar 

34

absolute di unit pengering vakum, sedangkan pada sisi tekan ujung pioa berada  pada tekanan udar luar atau 0 bar gauge. Maka besar head akibat perbedaan tekanan ini adalah :  P 2 − P 1

∆ HP =

γ  

Dimana P2

= Tekanan pada ujung pipa tekan = 0 bar = 0 pa

P1

= Tekanan pada sisi isap = 0,9 bar = -90.10 3 Pa

y

= Massa jenis CPO pda temperatur 90 0C = p.g = 863 kg/m 3 x 9,81 m/s 2

Maka besarnya head akibat perbedaan tekanan adalah :

∆ HP =

 Pa (0 − ( −90000 ) Pa  Pa / m 8466 ,03 Pa

= 10,63 m 3.3.2. Perbedaan Tekanan Head Kecepatan Aliran (

Hv)

Dalam menentukan perbedaan head kecepatan aliran maka terlebih dahulu dicari besarnya kecepatan aliran dalam pipa. Umumnya kecepatan aliran di dalam yang diijinkan adalah sebesar 1 sampai 2 m/s untuk pipa diameter kecil dan 1,5 sampai 3,0 m/s untuk pipa diameter besar. Untuk memproleh kecepatan airan dan diam diamete eterr pipa pipa isap isap yang yang sesu sesuai, ai, perh perhit itun unga gan n awal awal seme sement ntara ara diam diambi bill atas atas kecepatan rata-rata 1,5 m/s. Dari persamaan kontinuitas diperoleh : Qp = Vs. As

35

Dimana Qp = Kapasitas pompa = 9,5 m 3/jam Vs = Kecepatan aliran dalam pipa isap (m/s) As = π /4 (dis)2 = luas biang aliran (m) dis = diameter dalam pipa isap (m) sehingga diameter pipa isap adalah :

dis

=

4.Q  p π .V  s

=

4 (0, 00264 ) 3,14 (1,5)

= 00473 m = 1,86 in Berdasarkan ukuran pipa standar AS A.B. 36.10 Schedule 40, maka dipilih  pipa nominal 2 inch dengan dimensi pipa :

-

Diameter dalam (dis) = 2,967 in = 0,0525 m

-

Diameter luar (dos) = 2,375 in = 0,0603 m Dengan ukuran pipa standars pipa tersebut di atas maka kecepatan aliran

yang sebenarnya sesuai dengan persamaan kontinuitas adalah : Vs =

Vs =

Q p  A

=

4.Qp π ( d in )

2

4.0,00264 π  ( 0,0525

)2

Vs = 1,22 m/s Diperoleh kecepatan aliran fluida masih memenuhi

36

Kece Kecepa pata tan n alira aliran n CPO CPO yang yang masu masuk k ke dala dalam m tang tangki ki peny penyim impa pana nan n merupaakn kecepatan keluar aliran fulida pada pipa tekan, yaitu V 2 = 1,22 m/s sedangkan kecepatan isap dari unit pengering vakum sangat kecil karena aliran yang kintinu dan dapat dianggap mendekati nol atau V 1 = 0 m/s disuplai terus menerus, maka besarnya head kecepatan aliran adalah : Hv

=

=

V  2 2. g 

(1, 22 ) 2 2.9,81

= 0,076 m 3.3.3. Perbedaan Head Potensial (

Z)

Head potensia adalah perbedaan ketinggian fluida pada sisi isap dengan  permukaan fliida pada sisi tekan. Perbedaan ketingian tersebut diukur dengan satu  bidang banding.

∆ Z = Z2 – Z 1 Dimana : Z2 = tinggi sumbu ujung pipa tekan pada tangki penyimpan Z1 = tinggi level minimum CPO pda sisi isap Maka head ptoensial pompa adalah :

∆Z

= 8,5 m – 5,5 m =3m

3.3.4. Kerugian Head (HL)

37

Kerugian head seoanjang pipa terbagi atas 2 yaitu kerugian akibat gesekan sepanjang sepanjang pipa/kerug pipa/kerugian ian mayor (hf) dan kerugian kerugian akibat akibat gesekan gesekan kelengkapa kelengkapan n isntal isntalasi asi pipa/k pipa/keru erugia gian n minor minor (hm). (hm). Kerugia Kerugian n akibat akibat geseka gesekan n tergan tergantun tung g pad akekasaan permukaan dalam ipa dan panjang pipa. Kerugian akibat kelengkapan adalah kerugian akibat adanya perubahan arah aliran dan kecpatan aliran.

3.3.4.1. Kerugian Head Sepanjang Pipa Isap a. Kerugian head akibat gesekan pada pipa isap

Besarnya kerugian head akibat gesekan pada pipa isap menurut Darcy Weisbach dapat diperoleh dengan persamaan : hf = f 

 L s d 1

 x

V  s

2

2. g 

....................[lit 1 hal 202]

Dimana : hf = kerugia karena gesekan (m) f

= faktor gesekan (diperoleh dari diagram Moody)n

Ls

= Panjang pipa isap (m)

di

= diameter dalam pipa = 0,052 m

Vs

= kecepatan aliran fluida = 1,22 m/s

Bahan pipa isap yang direncanakan adalah Carbon Steel dengan standart ASTM 53 yang dapat beroperasi sampai temperatur 240 0 C dengan kekasaran sebesar 0,046 mm. Maka kekasaran relative (ε /d1) adalah : 0,046 mm

ε /d1

=

52 ,5mm

= 0,000876

38

Faktor gesekan (f) dapat diperoleh dari diagram Moody dengan terlebih dahulu mengetahui bilangan Reynold (Re) yaitu : Re =

V S  xd   xd 1 v

Dimana :

Vs = kecepatan aliran fluida (m/det) Di = diameter dalam (m) V = viskositas kinematik CPO pada temperatur 90 0C = (1,1 x 10 -5 m2/s)

Sehingga bilangan Reynold (Re) adalah : Re

=

1,22  x0,00525 1,1 x10

5

−

= 5822 (turbulen) Dari diagram Moody untuk Re = 5822 dan ( ε /d1) = 8,76 x 10 4 diperoleh faktor gesekan (f) = 0,036. besarnya kerugian gesek sepanjang pipa isap menurut Darcy Weisbach adalah : (1, 22 ) 2 6  x hfs = 0,036 x 0,052 2 x 9,81

b. Kerugian head akibat peralatan instalasi pada pipa isap (hms)

Besarn Besarnya ya kerug kerugian ian akibat akibat adanya adanya keleng kelengkap kapan an pipa pipa dapat dapat dipero diperoleh leh dengan persamaan : Hm = Σ n.k 

Dimana :

V  s

2

2. g 

...............................[lit ...............................[lit 1 hal 21]

n = jumlah kelengkapan pipa k = Koefisien kerugian akibat kelengkapan pipa

39

Untuk Untuk menget mengetahu ahuii berapa berapa besarn besarnya ya kerugi kerugian an head head yang yang terjadi terjadi akibat akibat adanya kelengkapan pipa maka perlu diketahui terlebih dahulu jenis kelengkapan   pip pipaa yang yang digu diguna naan an sepa sepanj njan ang g jalu jalurr pipa pipa isap isap.. Adap Adapun un jeni jeniss dan dan juml jumlah ah kelengkapan tersebt adalah sebagai berikut : Tabel 3.1. Koefisien kerugian kelengkapan pipa isap Jenis Mulut isap (square edged) Elbow long 90 0

Jumlah 1 1

k 0 .5 0 .4

n.k   0.5 0.4 Total 0.9 Sehingga besarnya kerugian head akibat kelengkapan pipa pada pipa isap

adalah sebesar : hms

= 0,9 x

(1, 22 ) 2 2 x9,81

= 0,068 m Dengan demikian diperoleh besar kerugian head sepanjang jalur pipa isap  pompa, yaitu sebesar : his

=

hfs + hms

= (0,315 + 0,068) m = 0,383 m

3.3.4.2. Kerugian hed sepanjang pipa tekan (H Ld) a. Kerugian head akibat gesekan pipa tekan (H fd)

Pipa tekan dari pompa menuju storage tank direncanakan menggunakan ukuran pipa standar ASA B. 36.10 Schedue 40 dengan ukuran diameter pipa nominal 2 in dan bahan pipa adalah karbon steel yang sama dengan pipa isap. Ukuran pipa tersebut adalah :

40

-

Diameter dalam did = 2,067 in = 0525 m

-

Diameter luar dod = 2,375 in = 0,0630 m

Karena bahan dan diameter pipa tekan ini sama dengan pipa isap, maka bilangan Renold (Re) adalah 5822 factor (f) sebesar 0,036. Pada Pada gambar gambar 3.1. 3.1. pada pada instala instalasi si terlih terlihat at tiga tiga buah buah tangki tangki penyim penyimpan panan an yang yang   berk berkap apas asit itas as 2000 2000 ton ton (1 tangk tangkii berk berkap apas asit itas as 1000 1000 ton ton dan dan 2 buah buah tangk tangkii   berka berkapas pasita itass 500 ton). ton). Saat kondis kondisii operas operasii dalam dalam pengis pengisian ian CPO ke tangki tangki  penyimpan, salah satu aliran pipa ke salah satu tangki tersebut tertutup agar tidak  terjadi penurunan tekanan dan penuruann kecepatan yang besar. Analisa Analisa perhitunga perhitungan n panjang panjang pipa menuju kedua tangki tangki penyimpana penyimpanan n dan ketiga katup pengatur. Besarnya kerugian head akibat gesekan pada pipa tekan : (Vd ) 2  x hfd = fx d id  2. g   L d 

Dimana : Ld

= Panjang pipa tekan = (4,6 +5+5+32+10+7+1) = 64,6 m

Maka diperoleh : 64 ,6 (1, 22 ) 2  x hfd = 0,036 x 0,0525 2 x 9,81

= 3,3604 m

b. Kerugian head akibat peralatan instalasi pada pipa tekan (h md)

41

hmd = Σ nk 

V  2 2. g 

...........................[lit ...........................[lit 1 hal 212]

Dimana untuk memperoleh harga koefisien peralatan, dari gambar perencanaan instalasi sepanjang pipa tekan terdapat peraaltan yang dipasang dan disajikan pada tabel berikut : Tabel 3.2. Koedisien kerugian kelengkapan pada pipa tekan dapat dilihat pada gambar 3.1. Jenis peralatan Jumlah k n.k   Check valve (katup searah) 1 2 Gate valve (katub gerbang) 5 0,25 0 Elbow 90 5 0 ,8 T joint (smbungan T) 2 0 ,2 Sambungan 4 0,95 Total koefisien kerugian Maka harga kerugian head akibat peralatan instalasi pipa adalah: hmd

= Σ nk 

V 

2

2. g 

= 11,45

(1, 22 ) 2 2 x9,81

= 0,868 m Dengan demikian kerugian head pada pipa tekan ini adalah : HLd

= hfd + h md =

3,3604 m + 0,868 m

= 4,2284 Maka kerugian head total (h L) hL

= hLs + hLd = 0,383 m + 4,2284 m = 4,6114 m

2 1,25 4 0,4 3,8 11,45

42

Dari Dari perhit perhitung ungan an maka maka dapat dapat ditent ditentuka ukan n head head total total yang yang dibutu dibutuhka hkan n untuk  untuk  melayani instalasi pemipaan : H pompa = ∆ H p + ∆ Hv + ∆ Z + ∆ hL = (10,631 + 0,076 + 3 + 4,6114) = 18,3148 m  Namun untuk perencanaan head pompa yang diperlukan harus lebih besar dari head teoritis, hal ini dilakukan untuk mengatasi hal-hal sebagai berikut :

-

Kondisi pipa akibat pengarub umur hingga terjadi perubahan head loses

-

Pemilihan harga-harga dan perhitungan yang kurang teliti terhadap lead  pompa secar teoritis. Maka Maka besarn besarnya ya head head pompa pompa ditamb ditambah ah 10 sampai sampai 25% seabgai seabgai faktor  faktor 

keamanan. Dalam perencanaan ini dipilih 25%, maka besarnya head pompa yang direncanakan : Hp

= 1,215 x 18,3184 = 22,898 m

3.4. Perhitungan Motor Penggerak 

Ada Ada

bera berapa pa jen jenis alat alat pengg engger erak ak moto motorr

yang ang

dig digunak unakan an untu untuk  k 

menggerakkan pompoa, anara ain turbin uap, motor baar dan motor listrik. Dalam   pere perenc ncan anaan aan ini ini dipi dipili li moto motorr list listrik rik seba sebaga gaii peng pengge geak ak mula mula pomp pompaa deng dengan an  pertimbangan : 1. Energ Energii list listri rik k untu untuk k meng mengge gerak rakka kan n moto motorr list listri rik k dapa dapatt deng dengan an muda mudah h diperoleh dari pembagnkit yang ada.

43

2. Keuntunga Keuntungan n memakai memakai motor motor listrik listrik dengan dengan mudah mudah dapat dapat dikopel dikopel langsun langsung g dengan pompa, pengoperasian mudah, putaran yang dihasilkan konstan, getaran getaran yang yang dihasi dihasilka lkan n kecil, kecil, biaya biaya perawa perawatan tannya nya murah murah serta serta tidak  tidak  menimbulkan polusi udara. Besarn Besarnya ya putaran putaran motor motor listri listrik k dapat dapat ditent ditentuka ukan n dengan dengan megnet megnetahu ahuii frekwensi dan jumlah kutub pada motor listrik. Pada umumnya frekwensi listrik di Indonesia adalah 50 Hz. Putaran motor listrik diperoleh dengan persamaan : n=

  f  .60 .2 rpm  p

.......................................[lit .......................................[lit 2 hal 40]

Dimana : f   p

= frekwensi listrik (50 Hz) = jumlah kutub motor listrik  = 2 buah

Maka : n

=

50 .60 .2 rpm 2

= 3000 rpm Putaran motor listrik akan berkurang sekitar 1 sampai 2% karena adanya slip slip putaran putaran,, slip slip yang yang diambi diambill 1% dengan dengan pertim pertimban bangan gan diusah diusahaka akan n harga harga minumum agar putaran motor menajdi maksimum dan juga kerugian daya motor  tidak terlalu banyak. Sehingga putaran motor menjadi : nm

= 3000 – (0,1 . 3000)

44

= 2970 rpm

3.5. Putaran Spesifik dan jenis impeller

Impeller adalah roda atau rotor yang diengkapi dengan sudut-sudut, ini   berguna untuk memindahkan energi mekanis poros menjadi energi fluida, tipe impeller suatu pompa ditentukan berdasarkan putaran sepsifik pompa tersebut. Putaran spesifik untuk pompa yang memiiki impeller satu tingkat dapat dihitung menggunakan persamaan :

nsl = n p

Q p  H  p

.........................................[lit .........................................[lit 2. hal 5]

Dimana : nsl = putaran spesifik satu tingkat np = putaran pompa = 2970 rpm Qp = kapasitas pompa = 0,00264 m 3/s Hp = Head pompa = 23 m Sehingga : nsl

= 2970

41 ,8 ( 75 , 48 ) 0.75

= 750, 04 rpm Tipe impeller menurut [lit 7 hal 62] adalah : 1.

Tipe Radial

ns = 500-1000 rpm

2.

Tipe Francis

ns = 1000 – 3000 rpm

3.

Tipe aliran campur ns = 3000 – 7000 rpm

45

4.

Tipe Axial

ns = 7000 – 15000 rpm

Adapun grafik hubungan bentuk impeller dengan putaran spesifik adalah :

Gambar 3.2. Grafik hubungan bentuk impeller dengan putaran spesifik pompa

3.6. Efisiensi Pompa

Pada pemakaian pemakaian pompa pompa yang terus – menerus, menerus, masalah efisiensi pompa ( η  p

) menjadi perhatian khusus. Efisiensi pompa tergantug kepada kapasitas tinggi

tekan tekan (head) (head) dan kecepa kecepatan tan aliran aliran yang yang kesemu kesemuany anyaa sudah sudah termasu termasuk k dalam dalam  putaran spesifik. Hubungan antara putaran spesifik dengan efisiensi pompa dapat dilihat pada gambar 3.3. berikut ini :

46

Gambar 3.3. Grafik Hubungan efisiensi dengan putaran spesifik  Dimana kondisi pompa adalah : Kapasitas (Qp) = 0,00264 m 3/s Putaran spesifik = 750, 04 rpm Sehingga dari grafik tersebut, diperoleh efisiensi sebesar 56%. 3.7. Daya Pompa

Daya pompa (Np) merupakan daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan impeler. Besarnya daya yang dibutuhkan dapat dihitung dengan persamaan :  N p

=

. H  p . Q p γ    η  p

......................................[lit ......................................[lit 2 hal 53]

Dimana : H p

= head pompa = 23 m

Qp

= kapasitas pompa = 0,00264 m 3/det

γ  

= berat jenis CPO pada temperatur 90 0 C = 863 N/m 3

η  p

= efisiensi pompa = 56%

Maka :  N p

=

(0,00264 )( 22 )( 8466 ,03 ) 0,56

= 878, 04 W = 0,87 kW

3.8. Daya Motor Penggerak 

Besarnya daya motor penggeak dapat dihitung dengan persamaan :

47

 Nm =

 N  p (1 + α )

η t 

..........................[lit ..........................[lit 2hal 59]

Dimana :  N

= daya pompa = 0,87 Kw

α

= faktor cadangan daya (0,1 – 0,2), untuk motor induksi dipilih 0,2

η  t 

= efisiensi transmisi = 1 (dikopel langsung)

Maka :  Nm

=

0,87 (1 +0, 2) 1

= 1,044 kW

3.9. Spesifikasi Pompa

Berdasarkan hasil survey yang telah didapat, maka spesifikasi pompa yang direncanakan adalah sebagai berikut : -

Kapa Kapasi sita tass pomp pompaa (Qp) (Qp)

= 9,46 9,46 m3/jam

-

Head pompa (Hp)

= 23 m

-

Puta Putara ran n pomp pompaa (np) (np)

= 2970 2970 rpm rpm

-

Jeni Jeniss pomp pompaa

= Sent Sentri rifu fuga gall satu satu ting tingka katt

-

Putaran spesifik (ns)

= 750,44 rpm

-

Efisiensi pompa (np)

= 56%

-

Tipe impeler

= rad radial

-

Daya pompa (Np)

= 0,934 kW

-

Peng Pengge gera rak k pomp pompaa

= Moto Motorr list listri rik  k 

-

Daya motor (Nm)

= 1,1208 kW

48

-

Puta Putaran ran/f /frek rekwen wensi si moto motorr

= 2970 2970 rpm/ rpm/50 50 Hz

Berdasarkan hasil-hasil perhitungan yang telah di dapat, maka spesifikasi  pompa adalah sebagai berikut : -

Kapasitas pompa (Qp)

= 9,504 m3/jam

-

Head pompa (Hp)

= 22,898 m

-

Putaran pompa (np)

= 2970 rpm

-

Jenis pompa

= sentrifugal satu tingkat

-

Putaran spesifik (ns)

= 750,04 rpm

-

Efisiensi po pompa (ƞp)

= 56%

-

Tipe impeler

= radial

-

Daya pompa (Np)

= 0,87 kW

-

Penggerak pompa

= Motor listrik  

-

Daya motor (Nm)

= 1,044 kW

-

Putaran/frekwensi motor

= 2970/50 Hz

49

BAB IV UKURAN-UKURAN UTAMA POMPA & PERHITUNGAN IMPELLER & KARAKTERISTIK POMPA

Ukuran-ukuran Ukuran-ukuran Utama Pompa Perencanaan Poros

Poros adalah elemen pompa yang berfungsi untuk memindahkan bayi dan   put putar aran an

dari dari

peng pengge gera rak k

ke impe impell ller er

mend menduk ukun ung g

impe impell ller er..

Daya Daya yang yang

ditransmisikan oleh poros, merupakan daya dari mesin penggerak pompa yaitu daya motor listrik. Bahan poros direncanakn adalah S 45 C JIS 4501.

50

Poros pompa merupakan salah satu komponen utama yang berfungsi untuk  meneru meneruska skan n daya daya dan putaran putaran dari dari motor motor pengge penggerak rak ke impell impeller er serta serta untuk  untuk  mendukung kedudukan impeller. Pada perenanaan poros, perlu diperhatika hal-hal seperti berikut : 1. Kekuan Kekuan poros poros untuk untuk menaha menahan n beban punter, punter, beban beban lentur lentur (akibat (akibat putaran putaran)) ataupun gabungan dari keduanya. 2. Kekaku Kekakuan an poros poros untuk mengat mengatasi asi getaran getaran akibat akibat lenturan lenturan serta serta deflek defleksi si  putaran yang kasar. 3. Putaran Putaran kritis kritis,, dimana dimana bila poros poros berada berada pada putaran putaran kritis kritis maka maka poros akan mengalami getaran yang besar. Oleh sebab itu, maka perhitungan poros tergantung momen puntir, faktorfaktor kondisi kerja, tegangan geser dan jenis material poros. Besarnya momen puntir pada poros (M t) adalah :  Ps

Mt = 9,55 x 10 3 x np

50

Dimana : Ps

= Daya yang ditranmisikan poros = Np (daya yang direncanakan) x fc (faktor koreksi)

  Np

= Puaran poros = 2970 rpm

Faktor koreksi (fc) diperlukan untuk mngantisipasi kemungkinana terjadinya daya yang besar pada start atau pembebanan maksimum yang terus menerus. Berikut ini faktor koreksi daya yang diberikan pada poros adalah : Tabel 4.1. Faktor koreksi daya

51

Daya yang ditranmisikan Daya rata-rata Daya maksimum Daya normal

Faktor Koreksi (fc) 1,2 – 2,0 0,8 – 1,2 1,0 – 1,5

Dari tabel di atas maka dipilih nilai fc = 1,2 dengan alasan karena itu adalah daya maksimum yang dapat ditransmisikan : Daya Pompa (Np) dari perhitungan sebelumnya adaah 0,934 Kw maka : Ps

= Np x fc Sehingga besarnya momen putnir pada proso adalah :

Mt

= 9,55 x 10 3 x

1,1208 2970

( N .m)

= 3,60 N.m Diameter poros yang mengalami momen puntir, dapat dihitung dengan persamaan : 11

3 5,1 ds =   xK  1 xC  b  xM   t   τ     g  

Dimana : Kt

= Fak Fakto torr kor korks ksii ter terha hada dap p pem pembe beba bana nan n yan yang g ter terja jadi di = (1,5 + 3,0) diambil 2,5

Cb

= Fak Fakto torr kor korek eksi si untu untuk k beb beban an lent lentur ur (1,2 (1,2 + 2,3 2,3)) dia diamb mbil il 2

τ    g 

= Teganan geser yang diijinkan Dalam perencanaan ini van poros yang digunakan adalah baja carbon S 45

C denan normalisasi JIS G 4501 dengan kekuqtan tarik (

 g  untuk Tega Tegang ngan an gese geserr ijin ijin τ   untuk pemaka pemakaian ian poros poros ditent ditentuan uan dengan dengan  persamaan :

52

τ    g 

=

σ b S   f  1 xS   xS G 2

Dimana : σ   b

= kekuatan tarik bahab = 59 Kg/mm 2 = 568, 98 x 10 6 N/m2

Sf1

= faktor keamanan terhadap beba puntir (6,0 untu baja karbon)

Sf2

= Faktor keamanan terhadap alur psak dan perubahan diameter poros = (1,3 : 3,0) direncankaan 3

Sehingga tegangan geser ijin ( λ g  ) baha pros adalah λ  g 

568 ,98 .10 6 = 6 x3

= 31,61.10 6 N/m2 (Pa) dari hubungan di atas maa diperoleh diameter poros (d s) ds

5,1 =   31 ,61 .10

1

6

3  x3,0 x 2,3 x 3,60  

Harga ini merupakan dimater minimal proos, dari tabel diameter standart poros dipilih poros ukuran 16 mm. Pada diameter poros dengan ukuran 16 mm ini, tegangan geser yang akan timbul adalah : λ  g 

=

=

 xM  1 5,1 xM  d  s

3

5,1x3,60 0,0016

3

= 18,475 Pa Terlihat bahwa tegangan geser yang timbul pada poros ( λ g  ) lebih kecil dari pada tegangan geser ijin ( λ g  ) sehingga poros aman.

53

Perencanaan Pasak 

Fungsi utama pasak adalah untuk memindahkan daya dan putaran dari   poros poros ke impeller. impeller. Ukuran Ukuran pasak yang digunakan digunakan dipilih brdasarkan diameter   poros yang dipakai dari standarisasi ukuran pasak (lampiran). Dari standarisasi ukuran pasak dan hubungannya dengan poros yang berdiameter 16 mm diperoleh ukuran pasak sebagai berikut : -

Lebar (b)

= 5 mm

-

Tinggi (h)

= 5 mm

-

Panjang (I)

-

Ked Kedalam alaman an alur alur pasak asak (t1) = 3,0 m

= 20 mm

Baha Bahan n pasa pasak k yang yang dipa dipaka kaii sedi sediki kitt luna lunak k dari dari baha bahan n poro poros. s. Pada Pada  porencanan ini dipilih bahan pasak JIS G 3121 SFCM 60 S, dengan kekuatan tarik  60 kg/mm 2 (5,88.108 Pa).

Gambar 4.1.2. Penampang Pasak  Dalam operasinya pasak akan dapat pembebanan (gaya-gaya) yang akan menimbukan menimbukan tegangan gese dan tegangan tumbuk sehingga kekuataj pasak akan iperiksa terhadap keua tegangan tersebut.

54

4.1.3. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Geser

Momen torsi yang bekerja pada poros akan menimbulkan gaya tangensial (Ft) pada permukaan sekeliling poros yaitu : Ft = Mt/r  p Dimana : Mt

= Momen toris pada poros = 3,60 N.m

r  p

= Jari-jari poros = dp/2 = 0,016/2 = 0,008 m

Maka : Ft

= Mt/r  p = 3,60 /0,008 = 514,2 N

Gaya tangensial ini akan menyebabkan terjadinya tegangan geser pada pasak yang  besarnya : λ  g  = Ft/Ag

Dimana : Ag

= Luas bidang geser  = b x 1 = 0,005 x 0,02

= 0,0001 m 2

= 514,2 /0,001 = 5142.10 4 N/m2 Sedangkan tegangan gese yang diinjinkan untuk bahan pasak a dalah : τ    g 

=

σ b S   f  1 xS   xS G 2

55

Dimana : σ   b

= kekuatan tarik bahab = 59 Kg/mm 2 = 5,88 .10 8 Pa

Sf1

= faktor keamanan terhadap beba puntir = 5,6

Sf2

= Faktor keamanan terhadap alur psak dan perubahan diameter poros = (1,3 : 3,0) direncankaan 3 τ    g 

=

5,88 .10 10 5,6 x3

= 0,35.10 8 N/m2 = 3,5.107 N/m2

g  ) = 5,142.10 4 N/m2 dan tegangan geser ijin ( τ   g  ) 3,5 . Dimana tegagan geser ( τ    g  < τ    g  sehingga poros aman terhadap tegangan geser. 107 N/m2, maka τ  

4.1.4. 4.1.4. Pemeriksa Pemeriksaan an Terh Terhadap adap Tegangan Tegangan Tumbuk  Tumbuk 

Gaya Gaya tang tangen ensi siaa (Ft) yang yang terja terjadi di seke sekeli lili ling ng poro poross jua jua meny menyeb ebab abka kan n terjadinya tegangan tumbuh pada pasak. Tegangan tumvuk yang terjadi adalah : τ    g 

= Ft/A b

Dimana : A b

= luas bidang tumbuk  =1xt = 0,02 x 0,003 = 6.105 m2

 p τ 

= 514,2 /6.10 -5+ = 857.104 N/m2

Sedangkan tegangan tumbuk yang diijinkan untuk bahan pasak adalah :

56

τ   p

 g  = 2 x τ   = 2x 3,5 .10 7 = 7.107 N/m2

 p < τ   p sehingga pasak aman terahdap tegangan tumbuk. Maka τ  4.2. Perencanaan Impeller

Impe Impell ller er berf berfun ungs gsii memb member erik ikan an kerj kerjaa pada pada flui fluida da sehi sehing ngga ga haru haruss dirncankan sebaik mungki agar dapat mngurangi gesekan dan aliran sirkulasi. Beberapa sifat yang harus dipenuhi bahan impeller adalah kuat dan tahan korosi. Bentuk Bentuk dan penamp penampang ang impelle impellerr dan ukuran ukuran-uk -ukura uran n utaman utamanya ya dapat dapat dilihar pada gambar berikut :

Gambar 4.2. Penampang Impeller 

Keterangan gambar : D1

= Diameter sisi masuk

b1

= Lebar impeller pada sisi masuk 

D2

= Diameter sisi keluar

b2

= Lebar impeller pada sisi keluar 

D0

= Diameter mata impeller 

57

Dh

= Diameter Hub

Penentuan ukuan impeller tidak terlepas dari aliran yang terjadi di dalam impleler  tersebut. tersebut. Analisa Analisa perhitunga perhitungan n imepller imepller berbubung berbubungan an dengan dengan kecepatan kecepatan aliran. Adapun kecepatan fluida pada impeller impeller dapat dilihat pada gamabr berikut :

Gambar 4.3. Segitiga Kecepatan pada Impeller  Keterangan gambar : U

= Kec Kecep epat atan an tan tangen gensial sial suatu uatu titi titik k pad padaa im impell peller  er 

V

= Kecepatan absolut fluida kerja

W

= Kec Kecep epat atan an rlat rlatif if flui fluid da ter terha had dap impe impell ller  er 

Vr

= Ko Kompon mponen en radi radial al kece kecep patan atan abs abso olut lut flu fluid idaa

Vu

= Komp Kompon onen en tan tange gens nsia iall kece kecepa pata tan n abso absolu lutt flui fluida da

α

= Sudut dibentuk Vu dan U

β = Sudut yang dibentuk W dan U

4.2.1. Diametr Hub Impeller (DH)

Besar diameter hub dapat dihitung dengan persamaan berikut :

58

DH = D p (1,2 : 1,4) Dimana D p = diameter poros = 16 mm Maka : DH

= 16 91,2 : 1,4) = (19,2 : 22,4) mmdan diambil 22 mm

DH

= 22 mm

4.2.2. Diameter Mata Impeller (Do)

Diamer mata impeller dapat dihitung dengan persamaan berikut ini : Do =

4.Q π  .V o

+ D h2

Dimana : Q

= Kapasitas aliran teoritis pada sisi isap, yaitu kapasitas dengan perkiraan

adanya kerugian yang disebabkan fluida dari sisi tekan yang mengalir ke sisi isap melalui celah impeller, besarnya (1,02 : 1,05) dari kapasitas pompa, diambi 1,05 Q

= 1,05 x 0,00264 = 0,00251 m 3/s

Maka : Do

=

4.0,00251 + (0,022 ) 2 .1,8 π  

= 0,048 m = 48 mm

59

4.2.3. Diameter Sisi Masuk Impeller (D 1) Diamet Diameter er sisi sisi masuk masuk impell impeller er (D1) yang yang memili memiliki ki keleng kelengkun kungan gan dapat dapat dicari denganmengambil diameter rata-raa dari diameter mata impeller (Do) dan diameter hub (Dh) yang ditulis sebagai berikut :  Do D1 =  Do 

1

2

+ Dh  Dh 2  2  2 

Dimana : Do

= diameter mata impeller = 48 mm

Dh

= diameter hub impeller = 22 mm

Maka 1

D1

2 2  2 = ( 48 ) + ( 22 )  2  

= 36,3 mm 4.2.4. Diameter Sisi keluar Impeller (D 2)

Dapat diperoleh dari persamaan : D2

=

1840 .φ  .  Hp

np

Dimana : = koefisien tinggi overall, besarnya (0,9 : 1,2) = 0,95 Hp

= 75,48 ft

np

= putaran pompa

60

= 2970 rpm Maka : D2

=

1840 .0,95

75 , 48

2970

= 5,10 in = 129,54 mm = 130 mm 4.2.5. Lebar Impeller Pada Sisi Masuk (b 1)

Lebar impeller pada sisi masuk dpat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :  b1 =

Q π   . D1 .V el  ε  1

Dimana : Q

= Kapasitas teoritis pa pada sisi isap = 0,0251 m 3/s

D1

= diameter sisi masuk impeller  = 36,3 mm = 0,0363 m

Vrl

= Kecepatan radial sisi masuk  = (1,05 : 1,10) V 0 = (1,05 1,10) 1,8 m/s m/s = (1,89 : 1,98) diambil 1,9 m/s

ε

1

= Faktor kontraksi pada sisi masuk (0,8 – 0,9) dan ditetapkan 0,85

Maka : B1

=

0,0251 51 3,14  x 0,0363 63  x 0,85  x1,9

61

= 0,013 m = 13 m

4.2.6. Lebar Impeller Pada sisi Keluar (b 2)

Lebar impeler pada sisi keluar dapat diperoleh dari persamaan :  b2 = Q

Q π   . D1 .V 2 ε 2

= Kapasitas teoritis pa pada sisi isap = 0,0251 m 3/s

D1

= diameter sisi masuk impeller  = 130 mm = 0,13 m = 0,0363 m

Vrl

= Kecepatan aliran pada sisi keluar  = (0,85 : 1,0) V rl = (0,85 : 1,0) 1,9 = (1,615 : 1,9) diambil 1,8 m/s

ε

1

= Faktor kontraksi pada sisi keluar  = 90,9 – 0,95) ditetapkan 0,92

Maka : b2

=

0,0251 3,14  x 0,13  x1,8 x 0,92

= 0,00371 m = 3,71 mm

62

Maka gambar penampang impeller adalah sebagai berikut :

Dimana : DH

= 22 mm

Do

= 48 mm

D1

= 36,3 mm

D2

= 130 mm

B1

= 13 mm

B2

= 3,71 mm

4.3. Kecepatan dan Sudut Pada Sisi Masuk  4.3.1. Kecepatan Absolut Aliran Masuk (V 1)

Pada Pada pompa pompa dengan dengan impell impeller er radial radial,, aliran aliran fluida fluida masuk masuk secara secara radial radial tegak urus dngan garis singgung impeller sehingga bsar sudut masuk absolute (α 1) = 900 dan kecepatan aliran asbolute (V1) adalah sama dengan kecepatan radial aliran pada sisi masuk (V rl) = 1,9 m/s

63

4.3.2. Kecepatan tangensial (U 1)

Kecepatan tangensial pada sisi masuk impeller dapat ditentukan dengan  persamaan : U1

=

=

π   . D1. n p

60

3,14  x 0,0363 x 2970 60

= 5,64 m/s 4.3.3. Sudut Tangensial (

)

1

Untuk aliran fluida masuk secara radial ( α ) = 900, maka sudut sisi masuk ( β ) dapat dihitung dengan persamaan :

β

1

= arc tan

= arc tan

V rl  U rl  1,9 5,64

= 18,610 Maka segitiga kecepatan pada sisi masuk impeller dapat digambarkan sebagai  berikut :

Gambar 4.3. Segitiga Kecepatan Sisi Masuk 

64

Dari ga44mbar 4.3. dapat diketahui bahwa kecepatan relative pada sisi masuk  impeller (W1) adalah : W1

=

=

V rl  sin β 1 1,9 sin 18 ,61

= 5,95 m/s

4.4. Kecepatan dan Sudut Aliran Keluar Impeller 4.4.1. Kecepatan Radial Aliran Keluar Impeller (Vr2)

Dari perhitungan sebelumnya kecepatan radial pada sisi keluar impeller  Vr2 adalah sebesar 1,8 m/s. 4.4.2. Kecepatan Tangensial Aliqa Keluar Impeller (U2)

U2

=

=

π   . D2 .n p

60 3,14  x0,13 x 2970 60

= 20,2 m/s 4.4.3. Sudut Tangensial Aliran Keluar Impeller (

)

2

Besa Besarn rnya ya sudu sudutt tang tangen ensu sual al kelu keluar ar impe impell ller er (β 2) memp mempun unya yaii harg hargaa   berki berkisar sar (150 – 400). Akib Akibat at sudu sudutt kelu keluar ar ini, ini, maka maka impe impell ller er ini ini dapa dapatt mengha menghasil silkan kan head. head. Head yang yang dihasi dihasilka lkan n impelle impellerr untuk untuk sudut sudut tidak tidak berbat berbatss disebut head virtual. Head virtual dapat dihitung dengan persamaan : H = k x H vir 

65

Dimana : H

= Head pompa = 23 m

K

= Koefisien yang tergantung pada sudut dna lalu (0,6 – 0,7) diambil 0,7

Maka Hvir 

=

=

 H  k  23 0,7

= 32,58 m Untuk Untuk menghi menghitun tung g sudut sudut tangen tangensia siall sisi sisi kelaur kelaur impell impeller er dilaku dilakukan kan menuru menurutt  persamaan berikut :

Hvir 

=

U 2  g 

 V r 2  U  −  2 tan β   2  

Dimana : Hvir 

= Head virtual impeller = 32,85 m

U2

= Kecepatan tangensial keluar impeller = 20,2 m/s

Vr2

= Kecepatan radial keluar impeller = 1,8 m/s

β

= Sudut tangensial sisi keluar impeller 

2

Maka : 32,85 =

20 , 2 9,81

 1,8  20 , 2 − tan tan β   

32,85 = 41,41 3,69 8,56

tan

=

tan

= 0,431

3,69 8,56

66

2

= 23,310

4.4..4 Kecepatan Absolut Tangensial (Vu 2)

Vu2

= U2 -

= 202 -

V e 2 tan tan β 2 1,8 0, 431

= 16,03 m/s 4.4.5 Sudut Aliran Keluar Impeller (

α

2

= arc tan

= arc tan

)

2

V r 2 V u 2 1,8 16 ,03

= 6,400 4.4.6. Kecepatan Aliran Keluar Impeller (V2)

V2

=

=

V r 2 sin α 2 1,8 sin 23 ,31

= 4,54 m/s

4.5. Kecepatan dan Sudut Keluar Akibat adanya Sirkulasi

67

4.5.1. Kecepatan Radial Akibat Sirkulasi (Vr2)

Karena Karena kapasi kapasitas tas aliran aliran yang yang keluar keluar tetap tetap sama, sama, maka maka aliran aliran sirkua sirkuasi si (circulation flow)tidak mempngaruhi kecepatan radialnya, sehingga : Vr2

= 1,8 m/s

4.5.2. Kecepatan Tangensial (V u2)

Kecepatan tangensial pada sisi keluar dapat dihitung dengan persamaan : Vu2

= n x V u2

Dimana : n

= Koefisien sirkulsi (0,65 : 0,75) diambil 0,7

Maka : Vu2

= 0,7 x 16,03 m/s = 11,221 m./s

4.5.3 Kecepatan Absolut (V 2)

V2

+ (V t 2 ) 2

=

(V u 2 ) 2

=

(11 , 221 ) 2 +(1,8) 2

= 11,36 m/s

4.5.4. Sudut Absolut (

2

)

68

α

2

= arc tan = arc tan

= arc tan

V r 2 Vu 2 1,8 11 ,221

= 9,09 0

4.5.5. Sudut Tangensial (

β

2

= arc tan

)

2

V r 2 U 2

= arc tan

− Vu 2 1,8

20 ,2

11 , 221

−

= 11,33 0

4.5.6. Kecepatan Relatif Keluar (W 2)

W2

+ (U 2 − V u 2 ) 2

=

(V e 2 ) 2

=

(1,8) 2 +( 20 , 2 −11 , 221 ) 2

=

(1,8) 2

+

(8,979 ) 2

= 9,15 m/s

Setelah didapat harga-harga diatas maka segitia kcepatan keluar impeller dapat diambarkan seperti gambar 4.4. berikut :

69

Gambar 4.5. Segitiga Kecepatan Sisi Keluar 

4.6. Perencanaan Sudut Impeller

Perencanaan Perencanaan sudut impeller impeller merupakan merupakan hal penting penting dalam perencanana perencanana  pompa, karena hal ini mempengaruhi perfomansi yang dihasilkan pompa yang akan dirancang. Sudut tidak boleh dibuat terlalu panjang karena akan menambah atau memperbesar kerugian gesek. 4.6.1. Jumlah Sudut (Z)

Banyaknya jumah sudut yang dipergunakan dalam mengarahkan fluida saat saat dipomp dipompaka akan n harus harus tepat tepat untuk untuk mengur mengurang angii kerugi kerugian an geseka gesekan n saat saat fluida fluida mengalir. Jumlah sudut dapat dihitung dengan rumus :

 D 2 +  D1   β 1 + β 2  Z = 6,5   sin    D  D −  2  1   2 Dimana : D1

= diametr sisi masuk impeller = 36,3 mm

D2

= diameter sisi keluar impeller = 130 mm

β

1

= Sudut tangensial sisi masuk impeller = 18,61 0

β

2

= sudut tangensial sisi luar impeller = 23,31

70

dengan memasukkan harga-harganya maka diperoleh :

 D 2 +  D1   β 1 + β 2  = 6,5   sin    D  D −  2  1   2

Z

= 6,5

166 ,3 93 ,7

sin [20 ,96 ]

= 6,5 (1,77) si (20,96) = 11,505 x 0,35 = 4,026 Dalam hal ini direncankaan jumlah sudu, Z = 4 buah

4.6.2. Jarak Tiap Sudu (S)

Jarak tiap sudu dapat dihitung dengan rumus : S=

π   . D

 Z 

Dimana : D

= Diameter impeller  = Diameter sisi masuk (D1) = 36,3 mm = Diameter sisi keluar (D2)

Maka : Untuk sisi masuk : S=

π .36 ,3 = 28 ,4955 mm 4

Untuk sisi keluar : S2

=

π  .130

4

=102 ,05 mm

= 130 mm

71

4.6.3. Tebal Sudu (t)

Tebal sudu dapat ditentukan dengan rumus berikut : t=

sin β  π . D (1 − ε ) sin  Z 

Dimana : t

= tebal sudu

D

= diameter impeller, untuk sisi masuk = 36,3 mm dan untuk sisi keluar  = 130 mm

ε

= Faktor kontraksi untuk sisi masuk ( ε 1) = 0,8 dan untuk sisi keluar  = (ε 2) = 0,9 = Sudut tangensial, untuk sisi masuk ( β 1) = 18,610 dan untuk sisi keluar 

β

= (β 2) = 23,31 0 Maka tebal sudut masuk : t1

=

π  .130 (1

− 0,9) sin sin 23 ,31 0 4

= 4,038 mm 4.6.4. Melukis Bentuk Sudu

Untuk melukis bentuk sudu ada dua cara yaitu : -

Tangen ar arc me methode

-

Polar olar koord oordin inal al meth metho ode Dalam Dalam perenc perencana anaan an ini diguna digunakan kan metode metode tangen tangen arc yakni yakni impelle impeller  r 

dimisalkan terbagi atas sejumlah ring yang konsentri antar R 1 dan R 2 masing-

72

masing lingkaran 1,b,c,d 2 yang dibagi atas empat buah ring dengan jari-jari R 1,R  b,R c,R d

 R 2

∆ R=

− R1 i

Dimana : R 1

= Jari-jari sudut lingkaran yang melalui tepi sudu bagian dalam = D1/2 = 36,3/2 = 18,15 mm

R 2

= jari-jari sudu lingkaran yang mellaui tepi sudu bagian luar  = D2/2 = 130/2 = 65 mm

i

= jum jumla lah h bag bagia ian n yan yang g dib diben entu tuk k lin lingk gkar aran an kons konsen entr tris is dire direnc ncak akan an 4 bag bagia ian n

Maka :

∆R

=

65

− 18 ,15 mm = 11,7125 mm 4

Perubahan besar sudut kelengkungan sudu :

∆β

=

β 2

− β 1 i

23 ,31 0 −18 ,61 0 = 4

= 1,1750  jari-jari kelengkungan sudu R k k  menurut lit 1. hal 104 dihitung dengan :

 Rb −  Ra2 2

R k k 

=

2.( Rb − cos β b −  R q cos β a

73

Dimana : a

= Lingkaran terdekat dengan pusat pada bagian lingkaran tertentu

 b

= Lin Lingk gkar aran an terj terjau auh h dar darii pus pusat at poro poross pad padaa bag bagia ian n lin lingk gkar aran an tert terten entu tu Selanj Selanjutn utnya ya dari dari rumusrumus-rum rumus us diatas diatas maka maka dibuat dibuat suatu suatu tabel tabel untuk  untuk 

mendapatkan jari-jari kelengkungan sudu. Tabel 4.3. Jari-jari kelengkungan sudu Lingk

R2  

R

β

R cos β

R  b.cosβ  b-R a cos

β 1 B C D 2

18,15 29,862 41,575 53,287 65

329,42 891,76 1728,4 2839,5 4225

18,661 19,785 20,96 22,135 23,31

17,20 28,09 38,82 49,36 59,69

R  b2 – R a2

a

10,89 10,73 10,54 10,33

562,34 836,72 1111,07 1385,45

Cara melukis sudu : 1. Lukis Lukis ligkaran ligkaran a,b,c a,b,c diantar diantaraa lingkaran lingkaran yang yang berjari-j berjari-jari ari R 1 dan R 2 dimana

∆ R = 11,7125 mm 2. Buat β

1

= 18,61 pada titik yang salah satu kakinya OA.

3. Buat Buat busur busur lingkaran lingkaran dari dari titik titik A memoto memotong ng lingkar lingkaran an a di titik titik B dengan dengan  jari-jari R k k  = 25,81 mm, dan brepusat dan titik F pada kaki yang membntuk  sudut β

1

R k k 

dan OA.

4. Buat Buat busur lingka lingkaran ran dari titik titik B, sehingga sehingga memot memotong ong b di titik C dengan dengan  jari-jari R k k  = 38,98 mm dan berpusat di titik g pada garis melalui BF. 5. Buat busur busur lingkara lingkaran n dari titik titik C sehingga sehingga memoto memotong ng lingkaran lingkaran d di di titik D dengan jari-jari R k k  = 52,07 mm dan berpusat di titik H pada gari yang melalui CB. 6. Buat busur busur lingkaran lingkaran dari dari titik D sehing sehingga ga memotong memotong lingkar lingkaran an 2 di ttiik ttiik E dngan jari-jari jari-jari R k k  = 67,05 mm dan berpusat di titik I pada garis yang melalui DH. 7. Hubungkan Hubungkan A,B,C,D A,B,C,D dan E yang merupak merupakan an garis lengku lengkung ng sudu sudu impeller  impeller 

25,81 38,98 52,70 67,05

74

4.6.5. Panjang Sudu

Ln =

Θ1 180

.π  . R k 

Dimana : Ln

= Panjang tiap segmen

Θ1

= sudut yang dibentuk R 1 dan R 2

R k k 

= jari-jari kelengkungan sudu

Gambar 4.6. Penggambaran sudu dengan metode Arcus Tangen Dengan memasukkan harga-harga di atas maka diperoleh panjang sudu seperti terlihat pada tabel 4.4. dibawah ini : Busur  AB BC CD

θ

(0) 42 36 26 1

R k k(  mm) 25,18 38,98 52,70

Ln (mm) 18,44 24,47 23,90

75

DE

20

67,05

23,39

Σ Ln = 90,2 mm

4.7. Rumah Pompa

Rumah pompa dirancang dirancang sedemikia sedemikian n rupa sehingga dapat mengurangi mengurangi kerugian yang mungkin terjadi. Pada rumah pompa kerugian akibat fluida yang mengalir sangat tinggi. Dengan demikian rumah pomap harus, agar mengubah energi kecepatan menjadi kecepatan menjadi energi tekan. Berdasarkan bentuk  rumah pompa maka dirancang volute volute casing (rumah keong) keong) karena kontruksinya kontruksinya sederhana dan biaya pembuatannya relatif murah untuk pompa satu tingkat. Untuk  dapat digambarkan rumah pompa volute dibagi atas 8 bagian penampang masingmasing 45 0,900,1350,1800,225 0,2700,3150, dan 360 0.

4.7.1. Type Rumah Pompa

Pompa yang direncanakan adalah jenis satu tingkat, untuk pompa jenis ini   pada umumnya digunakan type rumah pompa dimana luas penampang casing   perl perlah ahan an-la -laha han n bert bertam amba bah h besa besarr ke arah arah sisi sisi laur laur.. Ini Ini dima dimaks ksud udka kan n untu untuk  k  mengub mengubah ah energi energi tekana tekanan n agar agar kecepa kecepatan tan fluida fluida didalam didalam rumah rumah keong keong tidak  tidak   bertambah. 4.7.2. Perencanaan bentuk Rumah Pompa

Untuk Untuk mnentu mnentukan kan ukuran ukuran dari dari rumah rumah pompa pompa maka maka volute volute dibagi dibagi atas atas delapan

penampang.

Masing-masing

terletak

pada

sudut

450,900,135 0,1800,2250,270 0,3150, dan 3600 diperoleh diperoleh perbandinga perbandingan n kecepatan kecepatan  pada kerongkongan rumah keong dengan kecepatan keliling fluida keluar impeller 

76

adalah merupakan fungsi dan kecepatan spesifik terlihat pada gambar 4.4. berikut ini :

Gambar 4.7. Grafik 

V thr  U 2

sebagai fungsi ns

Pada perencanaan ini kapasitas pompa adalah : Q = 0,00264 m 3/s dengan H = 23

m dan ns = 705,04 rpm. Dari grafi di atas diperoleh harga = Sehingga : Vthr 

= 0.52 . U 2 = 0,52.20,2 = 10,504 m

Maka luas kerongkongan dari pada rumah pompa adalah : Vthr 

=

=

Q V thr  0,00264 10 ,504

V thr  U 2

77

= 2,51.10 -4 m2 = 251,33 mm 2 Jari-jari pada luasan Athr  atua jari-jari volute : r thr  thr 

=

 Athr  π 

=

251 ,33 3,14

= 8,94 mm Celah Celah antara antara impelle impellerr dengan dengan rumah rumah pompa pompa menuru menurutt lit adalah adalah (5-10) (5-10)%R2 %R2,, sehingga : t

= (5-10) %.65 = (3,25 – 6,5) mm

Maka direncankaan 6 mm Sehinga jari-jari lingkaran pada kerongkongan rumah rumah keong adalah : R 3

= R 2 +t+tthr  = 65 +6+8,94 = 79,94 mm

Bentuk rumah pompa adalah bentuk rumah volute sehingga luas daerah pompa dan dan impe impell ller er meru merupa paka ka fung fungsi si dari dari sudu sudutt volu volute te (µ v) dalam dalam sist sistim im radi radial al lingkaran dan dapat dihitung dengan persamaan :

  µ v      360  

Av

= Athr  ( 

Av

= µ .r v2 v2

78

Dimana : r vl =

 Av π  

Untuk µ v = 450, maka diperoleh : Av

= 251,33

  45      360    360

= 31,416 Sehingga : r vol vol

=

31,416 π  

= 3,16 mm Maka besar jari-jari volute (r v) adalah : R v = R 4 +2r vi vi Dimana : R 4

= R 2 +t = 65 + 6 = 71 mm

Maka : rv = 71 + 2 (3,16) = 77,32 mm Dengan cara yang sama harga jari-jari (r v) untuk berbagi sudut volut ( µ v) dapat diihat pada tabel 4.5. dibawah ini :

Tabel 4.5. Hasil Perhitungan rumah volute pompa

µ v(0) 45 90 135

Athr  (mm)2 251,33 251,33 251,33

Av(mm2) 31,416 62,832 94,248

R v (mm2) 77,32 79,94 81,957

79

180 225 270 315 360

251,33 251,33 251,33 251,33 251,33

125,665 157,082 188,497 219,913 251,33

83,652 85,145 86,495 87,737 88,893

Sudut lidah volume ( θ 1) dapat dihitung dengan persamaan :

θ

132 . In  In. 1

=

 Rt   R 2

tan tan .α 2 Dimana : R t

= Radius rumah volume = (1,02 : 1,05) R 2 = (1,02 : 1,05)65 = (66,3 : 68,25) maka direncanakan 67 mm dimana sudut fluida

meninggalkan impeller = 9,090 Maka :

θ

67 65 = tan tan 9,09 0 132 .In .

1

= 25,000

4.7.3. Tebal Rumah Pompa (s)

s=

α   . y. P . D

2.σ  

 Z 1

+

Dimana : α 

= faktor konsentrasi (4-5), diambil

y

= Koefisien profil bentuk penampang 1,6 untuk penampang bentuk 

α 

=5

80

lingkaran D

= Diameter rumah pompa yang mengalami tekanan terbesar (r v 180 + r v360 v360 ) = 82,652 + 88,893 = 172,545 m

Z1

= Toleransi ketelitian untuk penuangan, (2-3) mm, diambil 2

Rumah pompa akan mengalami tekanan akibat head pompa sebesar P. P = γ  . h Dimana :

γ 

= massa jenis fluida yang dialirkan = 8466,03 N/m 3

H

= Head pompa = 23 m

Sehingga : P

= 8466,03 x 23 N/m 2 = 194.718,69 N/mm 2 = 0,194718 N/m 2

α

= tegangan tarik ijin beban dimana bahan yang dipilih JIS G 5501 Besi cor Kelabu FC 25 dengan tegangan tarik ijin 25 Kg/mm 2 atau 245,25/mm2 dengan faktor keamanan 4. = 245,25/4 = 61,2125 n/mm 2

Maka : s

=

5 x1,6 x 0,1947  x172 ,545 2 x 61 ,3125

= 2,19 mm

4.8. Karakterisitk Pompa

81

Karakteristik pompa dapat digambar dalam grafik berikut : Ht

∞

U 22 =  g 

= Ht = k. Ht

20 , 2 2 9,81

=

41 ,59 m

∞

Dimana k

= faktor sirkulasi (0,6 : 0,8)

Maka Ht

= 0,7 x 41,59 m = 29,113 m

Dimana : Ht Ht

∞

= Head dengan sudu tak tertentu = Head dengan sudu tertentu

82

Gambar 4.8. Karakteristik Pompa

BAB V ANALISA GAYA DAN PUTARAN KRITIS

Poros pompa akan mengalami gaya-gaya akibat berat poros dan impeler  serta akibat aliran fluida. Secara umum gaya yang bekerja pada poros terdiri atas : -

Gaya Gaya radial radial : gaya gaya yang yang beke bekerja rja pada pada arah vertik vertikal al terha terhadap dap poros poros pompa pompa

-

Gaya Gaya aksial aksial : gaya gaya yang yang bekerja bekerja pada pada arah arah sejajar sejajar terh terhada adap p pompa pompa

5.1. Gaya Radial

Gaya radial terdapat pada poros pompa antara lain, gaya akibat berat poros itu sendiri dan berat impeller pompa.

83

5.1.1. Gaya Radial Akibat Berat Poros

Poros direncanakan miliki konstruksi bertingkat yaitu memiliki perbedaan diameter disepanjang poros. Perhitungan berat poros dilakukan untuk tiap-tiap diameter yang berbeda. Adapun dimensi poros yang direncanakan seperti gambar  5.1. berikut :

Gambar 5.1. Ukuran dimensi poros Berat poros dapat dihitung dengan persamaan : W p =

π  

4

.d  s2 .L.  p .γ   

Dimana : L p

γ  

= Panjang poros = berat jenis poros 76057 (untuk bahan bahan poros dipilih baja krom nikel) Sesuai dengan bentuk dan ukuran poros yang direncanakan, berat poros

untuk tiap bagian dapat ditabelkan sebagai berikut : Tabel 5.1. Berat poros untuk tiap bagian Bagian I II I II IV V

D p (m) 0,016 0,020 0,025 0,020 0,016

L p (m) 0,05 0,0120 0,0125 0,025 0,075

W p(N) 0,7642 2,865 4,664 0,597 1,146

84

Jadi berat totalnya adalah 10,036 N

5.1.2. Berat Impeller

Untuk Untuk menghi menghitun tung g berat berat impelle impellerr secara secara tepat tepat cukup cukup rumit, rumit, sehing sehingga ga dilakukan pertimbangan secara pendekatan dengan membagi-bagi impeler atas  beberapa. Berat alur pasak dan penyeimbang diabaikan, bahan impeller adalah  bronze.

Gambar 5.2. Bentuk dan ukuran Impeler 

Berat impeler untuk tiap-tiap bagian dapat dihitung dengan rumus : Wi =

π  

4

.( d . b2

− d a2 ).t 1.γ   

85

Dimana : Wi

= berat bagian impeler 

d b

= Diameter luar tiap bagian

da

= Diameter dalam tiap bagian

tt

= tebal pendekatan tiap bagian

y

= Mas Massa sa jeni jeniss impe impele lerr (bah (bahan an impe impele lerr yait yaitu u bro bronz nzee = 0,0 0,000 0007 0799 9991 91 N/mm N/mm3) Bera Beratt impe impeler ler (Wi) adal adalah ah juml jumlah ah dari dari bera beratt segm segmen en impe impele lerr yang yang

ditabelkan sebagai berikut : Tabel 5.2. Berat bagian tiap impeler

(Do2 – Di2) 0,0202 – 0,015 2 0,1232 – 0,020 2 0,1432 – 0,1232 0,1432 – 0,123 2 0,2002 – 0,123 2 0,2002 – 0,143 2 JUMLAH

Bagian 1 2 3 4 5 6

T1 (mm) 0,040 0,005 0,004 0,008 0,003 0,003

Wid (N) 0,477 5,023 1,451 2,902 5,089 4,000 18,942 N

5.1.3. Berat sudu

Pada impeler terdpat enam sudu yang sama dimensinya, sehingga erat total  pendekatannya dapat dihitung untuk lima sudu dengan persamaan berikut : Wsd = Z.L

 b1 + b2   t 1 + t 2  γ        2 2       

Dimana : Z

= jumlah sudu

L

= panjang sudu

B1

= lebar sudu sisi masuk 0,013 m

86

B2

= lebar sudu keluar 0,0371 m

t

= tebal rata-rata sudu =

γ  

t 1 +t 2 2

=

2,25 + 4,038 038 2

= 3,144 mm = 0,00314 m

= massa jenis sudu

Maka berat sudu diperoleh : Wsd

= Z.L

 b1 + b2   t 1 + t 2  γ          2    2  

= 4,90,2

 0,013 + 0,0371  (0,0031 )8,5.10 −5    2    

= 2,43 N

Sehingga berat impeller dan sudu adalah :

Wis

= Wi + Ws = 18,94 + 2,43 = 21, 37 N

5.2. Gaya Aksial

Gaya aksial terjadi akibat adanya perbedaan tekanan antara sisi hisap dan sisi tekan. Hal ini menyebabkan akan terdorongnya impeler ke sisi hisap. Selain gaya aksial akibat perbedaan tekanan ada pula gaya akibat momentum fluida yang arahnya berlawanan dengan gaya aksial akibat perbedaan tekanan.

87

Gambar 5.3. Gaya Aksial pada Impeller 

5.2.1. Gaya Aksial Akibat Perbedaan Tekanan

Gaya aksial ini dapat dihitung dengan rumus : Fa = (P1 – P0)

π  

4

( D s2

− D H 2 )

Dimana : P1 – P0 = beda tekanan antara sisi hisap dengan sisi tekan impeller  3 u2

− u12   γ   4  2. g   2

=

u1

= kecepatan keliling pada sisi masuk = 20,2 m/s

u2

= kecepatan keliling pada sisi sisi keluar = 5,64 m/s

γ  

= berat spesifik dari fluida kerja = 8466,03 N/m 3

Do

= di diame ameter pada im impeler = 0, 0,048 m

88

DH

= diameter hub impeler = 0,022 m

Sehingga : 3  20 , 2 2 −5,64 2 P1 – P0 =  4 2.9,81

 8466 ,03 

= 121720,3 N/m 2 Maka diperoleh : Fa

= 121720,3

π  (0,048 2 4

− 0,022 2 )

= 173, 90 N 5.2.2. Gaya Aksial Akibat Momentum Fluida

Gaya ini dapat dihitung dengan persamaan : Fa =

γ    .Q th .V o

 g 

Dimana : Qth

= kapasitas pompa teoritis = 0,00251 m 3/s

Vo

= kecepata aliran masuk impeller = 1,8 m/s

Sehingga Fam

=

8466 ,03 .0,00251 .1,8 9,81

= 3,89 N Sehingga gaya aksial yang timbul akibat aliran fluida adalah : F

a total

= F at – Fam = 173,90 – 3,89

89

= 170, 01 N

Untuk mengatasi gaya aksial yang timbul dapat dilakukan penggunaan cincin aus (wearing ring) dan ruang penyimpang yang ditempatkan di belakang impe impele lerr dan dan dian dianta tara ra sisi sisi impe impele lerr kemu kemudi dian an dihu dihubu bung ngka kan n deng dengna na loba lobang ng  penyeimbang. Dengan demikian terjadi keseimbangan antara tekanan sisi isap dan sisi  belakang. Dari kontruksi ini dapat direduksi gaya aksial sebesar (75% - 90%). Dalam rancangan ini gaya aksial diperhitungkan karena deduksi 85%, maka gaya aksial yang bekerj adalah : Fa

= (75% - 90%) F

a total

= 0,85 x 170,01 = 144,50 N

5.2.3. Perhitungan Gaya Radial

Gaya radial adalah total beban yang bekerja pada poros yaitu akibat berat  poros itu sendiri maupun impeller. Dalam perhitungan ini poros ditumpu pada dua tempat yaitu tumpuan A dan B, dimana poros dianggap sebagai beban terbagi rata dan impeller impeller sebagai sebagai beban terpusat. Namun untuk untuk memudahka memudahkan n perhitungan perhitungan gaya radial, dianggap poros sebagai beban terpusat begitu juga dengan impeller.

90

Gambar 5.4. Pembebanan pada Poros Pompa

Seperti yang telah diperoleh sebelumnya : Wp1

= 0,7642 N

Wp2

= 2,805 N

Wp3

= 4,664 N

Wp4

= 0,597 N

Wp5

= 1,146 N

Wi

= 21,37 N

Dengan menggunakan hukum kesetimbangan momen.

∑Mc = 0 - (Wp1 + Wi) (0,145) – Wp 2 (0,06) + Wp3 (0,0625) – R B (0,125 + Wp 4 (0,1375) + Wp5 (0,1875) = 0 - (0,7642 + 21, 37) (0,145) – 2,805 (0,06) + 4,664 (0,0625) – R B (0,125) + 0,597 (0,1375) + 1,146 (0,1875) = 0 Dengan menggunakan hukum kesetimbangan gaya.

∑Fy = 0 Wamp + W p – R A – R B

91

21,37 + 10,036 – R A – 19,62 R A = 11,786 N

5.3. Pemilihan Bantalan

Bantal Bantalan an adalah adalah elemen elemen mesin mesin yang yang mampu mampu menump menumpu u poros poros beban, beban, sheingga sheingga putaran putaran ataupun ataupun gerak bolak-baliknya bolak-baliknya dapat berlangsun berlangsung g aman. Jika   banta bantalan lan tidal tidal berfun berfungsi gsi dengan dengan baik baik maka maka presta prestasi si dari dari seluru seluruh h sistim sistim akan akan menuru menurun. n. Pemilih Pemilihan an bantal bantalan an dilaku dilakukan kan berdas berdasark arkan an diamet diameter er poros poros tempat tempat  bantalan. Besar gaya aksial dan radial yang akan diatasi oleh bantala telah diperoleh  pada pehitungan sebelumnya : Fa = 144,50 N Fr  = 11,786 N Pada perencanaan ini bantalan aksial-aksal dipilih bantalan rol kerucut. Pemilihan   bantalan dilakukan berdasarkan diameter poros tempat bantalan yaitu 16 mm, maka bantalan yang kita pilih adalah bantalan denan spesifikasi sebagai berikut : d

= 20 mm

T

= 16,25 m

D

= 52 mm

b

= 13 mm

B

= 15 mm

r 1

= 0,8

C

= Kapasitas nominal dinamis – 2490 Kg

Co

= Kap Kapasit asitas as nomin ominal al stat statis is = 167 1670 Kg

5.3.1. Pemeriksaan Kekuatan Bantalan

92

Pompa yang memiliki gaya radial (F r ) = 11,786 N dan gaya aksia = 144,50  N. Maka beban ekivalen Pr  pada sebuah bantalan yang mengalami beban radial Fr  dan beban aksial F a dapat dihitung dengan rumus : Pr  = x.v.Fr  + y.Fa Dimana : X

= koefisien beban radial

Y

= koefisien beban aksial

V

= faktor pembebaban, harganya 1

Maka :  F a v. F r 

=

144 ,50 (1). 11,786

12 , 26

>e

Sehingga diperoleh harga x = 0,4 dan y = 2,0 Maka diperoleh : Pr 

= 0,4 (11,786) + 2,0 (144,50) = 293, 7144 N

Agar bantalan aman pada saat pngopreasian maka harga beban dinamis spesifik  (C) yang yang terjad terjadii harus harus lebih lebih kecil kecil dari dari beban beban dinami dinamiss spesi spesifik fik teorit teoritis is (yang (yang diijinkan) Faktor kecepatan (Fn) adalah :

33 ,3  Fn =   n  

3 10

Dimana : n = putaran poros = 2970 rpm

Sehingga

93

Fn

 33,3 =   2970

 

3 10

= 0,259 Faktor umum bantala : Lh = 500 fh10/3 Dimana : Lh = lama pemakaian (umur bantalan pada operasi/pemakaian terus menerus (24 jam) = 20000 – 30000  jam) 3 10

30000  = 3, 415 f h =  415  500  Beban dinamis spesifik yang terjadi : C’ =

  f  .h. Pr   Fn

=

3,415  x 293 ,7144 0,259

=

394 ,40

Diperoleh C’ < C maka bantalan aman untuk dioperasikan.

5.4. Perhitungan Defleksi Poros

Dalam menentukan defleksi pada poros, poros dianggap sebagai beban terbagi rata begitu dengan impeller, karena berat impeller yang bekerja sepanjang  poros sehingga impeller dapat dianggap beban terbagi rata.

94

Gambar 5.5. Beban Poros dan Impellee sebagai beban terbagi rata

q1 =

q2 =

q3 =

q4 =

q5 =

Wp1

+ Wp 2

= 0,7642 + 2,805 = 0,071 N  / mm

 Lp1

Wp 2  Lp 2 Wp 3  Lp 3 Wp 4  Lp 4

Wp 5  Lp 5

50

=

2,805

=

4,664

=

0,597

=

1,146

120

125

25

75

= 0,0233 N  / mm

= 0,0373 N  / mm

= 0,0238 N  / mm

= 0,01528  N  / mm

Momen Inersia : 4

I1 =

I2 =

π d 1

64

π d 24 64

= =

4

I3 =

π d 3

64 4

I4 =

π d 4

64

π 16

4

64

π 20 4 64

=

π 25

=

π 25

4

64

64

4

= 3215 ,36mm = 7850mm

= 19165 ,03mm = 19165 ,03mm

95

4

π d 5

I5 =

64

=

π 25

4

64

= 3215,36mm

Harga Modulus Elastisitas untuk baja menurut Stephen Thimosenko adalah : E = 210 Gpa = 210000 N/mm 2 Pada penerapan ini perhitungan defleksi menggunakan fungsi Mocaulay , menurut rumus dengan ketentuan sebagai berikut : -

Untuk Untuk beba beban n terdi terdistr stribu ibusi si rat, rat, fung fungsi si maca macaula ulay y adalah adalah :

q (x) = q0 (x-a1) 0 – q0 (x – a 2)0 Dimana : q0 = beban terdistribusi rata yang bekerja pada pada daerah a 1 sampai a2 a1,a2 = Batas beban kerja X = titik yang diamati -

Untu Untuk k beban eban terp terpus usat at :

q (x) = P (x-a) -1 Dimana P = beban terpusat Dengan Dengan metode metode Mac Caulay Caulay,de ,deflek fleksi si pada pada poros poros dapat dapat dicari dicari dengan dengan  persamaan berikut dengan syarat jika persamaan dalam kurung lebih kecil atau sama dengan nol maka dianggap nol, yaitu : EI Y = q1 24

q3 24

) x

− 0) 4 -

) x − 170) 4

q1 ) x 24

−

q3 24

− 50 ) 4 +

( x − 295) 4

q2 24

−

) x − 50 ) 4

 R B 6

−

q2 24

( x − 295) 3

+

) x −170 ) 4

q4 24

−

 R  A 6

( x −170 ) 3

( x − 295) 4 ( x − 320) 4

+

+

96

q5 24

) x − 320) 4

−

q5 24

( x − 395) 4

+ C 1 ( x) + C 2

Untuk mencari harga konstant C 1 dan C2, maka ditentukan kondisi dimana pada saat defleksi sama dengan nol, yaitu : 

y (x=340) = 0



y (x = 590) = 0

1. Untuk x = 34 340 0=

q1 24 EI 1

(170 ) 4

−

q1 24 EI 1

(120)4 + (120)4 + C1 (170) + C2

= 0,003954 – 0,000981 + 0,0000686 + 170 C 1 + C2 = 0,0030409 + 170 C 1 + C2.................................................1) 2. Untu Untuk k x = 590 590 ; 0

=

q1 24 EI 1

(295) 4

−

q1 24 EI 

+

q2 24 EI 2

−

q2 24 EI 2

q2

− 24 EI 2

− (125) 4 −

 R A 6 EI  2

(125) 3

+

q3 24 EI 3

+ 590 C1 + C2 = 0,001788 + 295 C 1 + C2 .................................................2) Dengan menggabungkan persamaan (1) dan (2), maka didapat : 0,0030409 + 170 C 1 + C2 = 0,01788 + 295 C 1 + C2 C1 = -0,0001187 Dengan mensubtitusikan harga C 1 ke persamaan (2), maka diperoleh harga C 2 0,001788 + 295 (-0001187) + C 2 = 0

97

C2 = 0,017138 Maka diperoleh persamaan defleksi pada poros : y=

-

+

q1 24 EI 1

 R A 6 EI 2

( x − 0) 4

( x − 170) 3

q4 24 EI 4

+

( x − 295 295 ) 4

−

q1 24 EI 1

q3 24 EI 3

−

( X  − 170) 4

q4 24 EI 4

q2

( x − 50) +

24 EI 2

−

( x − 320 320 ) 4

( x − 50) 4

q3 24 EI 3

+

q5 24 EI 

−

q2 24 EI 2

( x − 295) 4

−

( x − 320 320 ) 4

( x − 170) 4 -

 R B 6 EI 4 q5

24 EI 5

( x − 295) 3

( x − 395) 4

+ (-0,0001187) (x) + 0,017138 Dari persamaan di atas diperoleh besar persamaan defleksi pada masing-masing titik pengamatan dari x = 0 sampai x = 395 yaitu : 1) y (x) (x) = ,01 ,0171 7138 38 mm untuk selanjutnya besar defleksi pada poros untuk tiap titik pengamatan dapat ditunjukkan pada tabel 5.3. Tabel 5.3. Besar Defleksi pada Poros pada Tiap Titik Pengamatan X 50

Y (mm) 0,0141723

110

0,0047557

232,5

-0,00177237

307,5

0,0008

357,5

0,005475

Dari data diatas, dapat ditentukan putaran kritis dengan persamaan :

98

 N = 187,5

∑W   y ∑W   y n

n

n 2

.............................................(L .............................................(Lit.1, it.1, hal 288)

n

Dimana :   N

= frekuensi pribadi osilasi (rpm)

Wn

= Pembebanan pada tiap bagian poros

Yn

= Defleksi yang timbul pada tengha batang poros akibat pembebanan Pada tiap poros

Pembebanan pada poros dapat diketahui sebagai berikut : W1 = q1 (50) = 3,55 N W2 = q2 (12) = 2,79 N W3 = q3 (125) = 4,66 N W4 = q4 (25) = 0,59 N W5 = q5 (75) = 1,146 N Maka :

  N

= 187, 5

∑W   y ∑W   y n

n

= 187,5

n 2

n

0,0481448 0,00065

= 5103, 9 rpm

Putaran yang aman untuk pompa berada (20 : 30)% dibawah atau diatas putaran kritis. Dala perncanaan ini diambil putaran kritis pada batas 30% sehingga daerah  putaran kritis adalah :

99

 Nc = (0,7 : 1,3) N  Nc = 0,7 (2970) = 2079 rpm  Nc = 1,3 (2970) = 3861 rpm Kare Karena na putr putran an krit kritis is adal adalah ah 5103 5103,9 ,9 rpm rpm seda sedang ngka kan n puta putara ran n oper operas asii yang yang direncanakan adalah 2970 rpm, yang ternyata jauh dibawah putara kritis, maka  poros dinyatakan aman.

100

BAB VI KESIMPULAN

1. Pompa Pompa yang digunak digunakan an untuk untuk mendis mendistri tribus busika ikan n fluida fluida kerja kerja (CPO) (CPO) dari   pen penge geri ring ng vaku vakum m (Vac (Vacum um Drie Drier) r) menu menuju ju tang tangki ki timb timbun un adal adalah ah pomp pompaa sentrifugal satu tingkat 2. Data Data spesif spesifika ikasi si pompa pompa dari dari hasi hasill survey survey : Head pompa

: 23 m

Kapasitas pompa

: 9,46 m3/jam

Putaran pompa

: 2970 Rpm

Daya Pompa

: 0,934 Kw

Putaran Spesifik

: 750,04 Rpm

Tipe impeller

: Radial

Daya motor

: 1,1208 Kw

Putaran /frekwensi

: 2970 Rpm/50 Hz

Putaran kritis

: 5103,9 Rpm

Berdasarkan hasil-hasil perhitungan yang telah di dapat, maka spesifikasi  pompa adalah sebagai berikut : -

Kapasitas pompa (Qp)

= 9,504 m3/jam

-

Head pompa (Hp)

= 22,898 m

-

Putaran pompa (np)

= 2970 rpm

-

Jenis pompa

= sentrifugal satu tingkat

-

Putaran spesifik (ns)

= 750,04 rpm 101

102 101

-

Efisiensi po pompa (ƞp)

= 56%

-

Tipe impeler

= radial

-

Daya pompa (Np)

= 0,87 kW

-

Penggerak pompa

= Motor listrik  

-

Daya motor (Nm)

= 1,044 kW

-

Putaran/frekwensi motor

= 2970/50 Hz

3. Komp Kompon onen en utam utamaa pom pompa pa 3.1. Diameter pipa masuk Diameter pipa keluar 3.2. Poros Diameter

: 2,067 in : 2,067 in : Baja Carbon S 45 c : 16 mm

Impeller  Bahan

: Bronze

Diameter Hub (Dh)

: 22 mm

Diameter mata impeller (Do) : 48 mm Diameter sisi masuk (D1)

: 36,3 mm

Diameter sisi keluar (D2)

: 130 mm

Lebar sisi masuk (b1)

: 13 mm

Lebas sisi keluar (b 2)

: 3,71 mm

Jumlah sudu (Z)

: 4 buah

Tebal sudu sisi masuk (s 1)

: 28,4955 mm

Tebal sudu sisi keluar (s 2)

: 102,05 mm

Rumah Pompa

103 102

Bahan

: Besi Cor FC 25

Tebal

: 2,19 mm

Bahan

: Baja Karbon C

Pasak 

  Normalisasi

: JIS G 3121 SF CM 60 S

Bantalan Jenis bantalan

: Bantalan Rol Kerucut No. 30304

103

DAFTAR PUSTAKA

1. Stree Streete ter, r, Vict Victor or,, E. Benj Benjam amin in W, “Mekanika Fluida”, Erlangga, Jakarta, 1996. Pompa dan Kompre Kompresso ssor” r” PT. Pradny 2. Sularso, Haruo Tahara. “Pompa Pradnyaa

Paramitha, Jakarta. 2004. 3. Igor Igor.. J. Karas Karassi sik, k, Willi William am C. Krut Krutzch zch,, Wa Warr rren en H. Fras Fraser er “ Pump Hand Book”, Mc Graw Hill, 1986.

4. Sular ularso so dan Kyokat okatsu su Suga, uga, “Dasar “Dasar Perenc Perencana anaan an dan Pemeli Pemelihan han Elemen Mesin,” Pradnya Paramita, Jakarta, 1990. Turbin, in, Pompa Pompa dan Kompresso Kompressor, r, Erlangga, 5. Dietzel, Fritz, “Turb Erlangga, Jakarta, Jakarta,

1993. 6. Timos imosh henk enko.S, o.S,

“Dasar “Dasar-da -dasar sar

Penerbit Restu Agung, Jakarta.

Perhit Perhitung ungan an

Kekua Ke kuatan tan

Mater Material ial” ”,

104

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR  DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR  DAFTAR TABEL DAFTAR NOTASI Hal BAB I PENDAHULUAN ..................................................... ................................................................................1 ...........................1 1.1.................................... 1.1........................................................... .............................................. ........................................Tinja .................Tinja uan Umum ............................................ ................................................................... .........................................1 ..................1 1.2.................................... 1.2........................................................... .............................................. ........................................Prose .................Prose s Pengolahan Minyak Kelapa Sawit .............................................3 1.3.................................... 1.3........................................................... .............................................. ........................................Kebu .................Kebu tuhan Pompa pada Pabrik Kelapa Sawit .......................................7 1.4.................................... 1.4........................................................... .............................................. ........................................Tinja .................Tinja uan Perancangan ......................................................................... ......................................................................... ..9 1.5.................................... 1.5........................................................... .............................................. ........................................Pemb .................Pemb atasan Masalah Masala h ....................................................... .............................................................................. ....................... 9 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................. ............................................................. ........10 2.1. Mesin – mesin Fluida ....................................................................10 ....................................................................10

105

2.2. Pengertian Pompa ....................................................................... ....................................................................... ..10 2.3. Klasifikasi Pompa ................................................. ...................................................................... ........................11 ...11 2.3.1. Pompa Tekanan Statis (Positive Displcement Pump).........11 2.3.2. Pompa Tekanan Dinamis (Rotodynamic Pump) ................13 2.4. Unit Penggerakan Pompa ............................................ ..............................................................22 ..................22 2.5. Dasar Pemilihan ............................................................ ......................................................................... ................22 ...22 2.6. Penentuan Head Pompa ....................................................... ....................................................... .........24 2.7. Putaran Spesifik Pompa ........................................... ........................................................... .....................26 .....26 2.8. Daya Pompa .............................................................. ................................................................................. ....................27 .27 BAB III PENENTUAN SPESIFIKASI ...........................................................29 ...........................................................29 3.1. Kapasitas Produksi Pabrik ..........................................................29 3.2. Penentuan Kapasitas Pompa .............................................. .......................................................30 .........30 3.3. Penentuan Head Pompa ..............................................................31 3.3.1. Perbedaan Head He ad Tekan .....................................................34 .....................................................34 3.3.2. Perbedaan Head Kecepatan ..............................................34 3.3.3. Perbedaan Head Potensial ................................................34 3.3.4. Kerugian Head .................................................................37 3.3.4.1. Kerugian Head pada Pipa Hisap ........................37 3.3.4.2. Kerugian Head pada Pipa Tekan ........................40 3.4. Perhitungan Motor Penggerak ....................................................43 3.5. Putaran Spesifik dan Jenis Impeller ............................................44 ............................................44 3.6. Effisiensi Pompa .................................................... .................................................................... .....................46 .....46 3.8. Daya Motor Penggerak ........................................................ ...............................................................47 .......47

106

3.9. Spesifikasi Pompa ........................................................ .......................................................................48 ...............48 BAB IV UKURAN-UKURAN UTAMA POMPA & PERHITUNGAN IMPELLAR & KARAKTERISTIK POMPA ..................................49 4.1. Perhitungan Ukuran Utama Pompa ............................................49 ............................................49 4.1.1. Perencanaan Poros ..........................................................49 4.1.2. Perencanaan Pasaka ........................................................52 4.1.3. Pemeriksaan Terhadap Tegagan Geser ...........................53 4.1.4. Pemeriksaan Terhadap Tegangan Tumbuk .....................55 4.2. Perencanaan Impeller ................................................................ ................................................................ .56 4.2.1. Diameter Hub Impeler ....................................................57 4.2.2. Diameter Mata Impeler ...................................................58 4.2.3. Diameter Sisi Masuk Impeller ........................................59 4.2.4. Diameter Sisi Keluar Impeller ........................................59 4.2.5. Lebar Impeller pada Sisi Masuk .....................................60 4.2.6. Lebar Impeller pada Sisi Keluar .....................................61 4.3. Kecepatan dan Sudut Pada Sisi Masuk ......................................62 4.3.1. Kecepatan Absolut Aliran Masuk ...................................62 4.3.2. Kecepatan Tangensial .....................................................63 4.3.3. Sudut Tangensial .............................................................63 .............................................................63 4.4. Kecepatan dan Sudut Aliran keluar Impeller .............................64 4.4.1. Kecepatan Radial Aliran keluar Impeller ........................64 4.4.2. Kecepatan Tangensial Aliran Keluar Impeller ................64 4.4.3. Sudut Tangensial Aliran Keluar Impeller .......................64

107

4.4.4. Kecepatan Absolut Tangensial ........................................66 ........................................66 4.4.5. Sudut Aliran Keluar Impeller ..........................................66 4.4.6. Kecepatan Aliran Keluar Impeller ..................................66 4.4.7. Kecepatan Relatif Keluar Impeller .................................66 4.5. Kecepatan dan Sudut Keluar Akibat Adanya Sirkulasi .............67 4.5.1. Kecepatan Radial Akibat Sirkulasi .................................67 4.5.2. Kecepatan Tangensial .....................................................67 4.5.3. Kecepatan Absolut ................................................... ..........................................................67 .......67 4.5.4. Sudut Absolut ..................................................................68 ..................................................................68 4.5.5. Sudut Tangensial .............................................................68 .............................................................68 4.5.6. Kecepata Relatif Keluar ..................................................68 4.6. Perencanaan Sudu Impeller I mpeller ........................................................69 ........................................................69 4.6.1. Jumlah Sudu ....................................................................69 ....................................................................69 4.6.2. Jarak Tiap Sudu .............................................. ...............................................................70 .................70 4.6.3. Tebal Sudu ............................................. ......................................................... ........................ .............71 .71 4.6.4. Melukis Bentuk Sudu ......................................................71 ......................................................71 4.6.5. Panjang Sudu ...................................................................7 ...................................................................74 4 4.7. Rumah Pompa .............................................. ......................................................................... ........................... ...75 4.7.1. Type Rumah Pompa .............................................. ........................................................75 ..........75 4.7.2. Perencanaan Bentuk Rumah Pompa ...............................76 4.7.3. Tebal Rumah Pompa .......................................................80 .......................................................80 4.8. Karakteristik Pompa ....................................................... ...................................................................81 ............81 BAB V ANALISA GAYA-GAYA DAN PUTARAN KRITIS ..................... .83

108

5.1. Gaya Radial ........................................... .................................................................. .......................................83 ................83 5.1.1. Gaya Radial Akibat Berat Poros .......................................83 5.1.2. Berat Impeller ............................................ ....................................................................8 ........................85 5 5.1.3. Berat Sudu .......................................................... .........................................................................86 ...............86 5.2. Gaya Aksial ........................................... .................................................................. .......................................87 ................87 5.2.1. Gaya Aksial Akibat Perbedaan Tekanan ...........................88 5.2.2. Gaya Aksial Akibat Momentum Fluida ............................89 5.2.3. Perhitungan Gaya Radial .............................................. ...................................................90 .....90 5.3. Pemilihan Bantalan ......................................................................92 ......................................................................92 5.3.1. Pemeriksaan Kekuatan Bantalan .......................................93 .......................................93 5.4. Perhitungan Defleksi Pada Poros .................................................94 .................................................94 BAB VI KESIMPULAN............................. KESIMPULAN.................................................... ............................................ ..............................101 .........101 DAFTAR PUSTAKA .............................................. ......................................................................................103 ........................................103 LAMPIRAN